Bu Yazıda Neler Var?
Yerküre’nin iç yapısı, kimyasal bileşimine göre kabuk, manto ve çekirdekten oluşan üç ana katmandır. Bu katmanlar kendi içinde bazı alt katman ve geçiş zonlarını da barındırır. Bunlar;
Kabuk
Kıtasal Kabuk
Konrad süreksizliği
Okyanusal kabuk
Mohorovicic (Moho) Süreksizliği
Manto
Üst manto
Orta manto ya da geçiş zonu
Alt manto
Wiechert – Gutenberg Süreksizliği
Çekirdek
Dış Çekirdek
Lehman Süreksizliği
İç Çekirdek
Yerkürenin kimyasal bileşimi katmanlara göre değişiklik göstermektedir. Kabuktan çekirdeğe doğru kimyasal bileşim homojenleşir. Yerkürenin kimyasal bileşimi katmanlara göre farklı farklıdır. Yerin iç yapısının kimyasal bileşiminde; %32.1 demir, % 30.1 oksijen, % 15.1 silisyum, % 13.9 magnezyum, % 2.9 kükürt, % 1.8 nikel, % 1.5 kalsiyum, % 1.4 alüminyum ve % 1.2 diğer elementler yer almaktadır.
Kabuk
Yerkabuğu kıtasal ve okyanusal kabuk olarak iki kısma ayrılmaktadır. Ortalama kalınlığı 33 km.dir. Kıtasal kabuk kara alanlarında kalın okyanus tabanlarında ise incedir. Okyanusal kabuk ise deniz ve okyanus tabanlarında kalın, kara alanlarında incedir. Yoğunluk farkı bunun temel nedenidir. Kıtasal kabuk dünyanın damı olarak bilinen Tibet’te yaklaşık 70 km.yi bulmaktadır. Burası kıtasal kabuğun en kalın olduğu yerdir. Okyanusal kabuğun kalınlığı ise yer yer 6 – 12 km. arasında değişmektedir. Yerkabuğu yer hacminin yaklaşık % 1’ini, ağırlığının ise yaklaşık % 2,5’ini oluşturmaktadır.
Yerkabuğu çeşitli kimyasal bileşiklerden meydana gelmektedir. Bu kimyasal bileşikler; % 59.71 silisyumdioksit (SiO2), % 15.41 alüminyum oksit (Al2O3), % 4.9 kalsiyum oksit (CaO), % 4.36 magnezyum oksit (MgO), % 3.55 sodyum oksit (Na2O), % 3.52 demir oksit (FeO), % 2.8 potasyum oksit (K2O), % 2.63 demir oksit (Fe2O3), % 1.52 su (H2O), % 0.6 titanyum oksit (TiO2), % 0.2 fosfor pentoksit (P2O5) ve % 0.8 diğer bileşiklerdir.
Kıtasal Kabuk
Kara alanlarında yayılış göstermesi ve anakara kütlelerinin temelini oluşturması nedeniyle kıtasal kabuk denmiştir. Granitik kabuk olarak da adlandırılan kıtasal kabuğun yoğunluğu sedimentitlerin yani tortul kayaçların örttüğü yüzeydeki ilk 1–2 km’de 2 gr/cm³’dür. Yoğunluğun en az olduğu yer kıtasal kabuktur. Burası yerkürenin en dış kısmı ve kayaçların rengi en açık olan yeridir. Kabuk kalınlığı olarak ise okyanusal kabuktan kalındır. Kıtasal kabuk karalar da kalın, deniz ve okyanus tabanlarında incedir. Atlas ve Hint okyanuslarının tabanı buna örnektir. Hatta bazı okyanus tabanlarında kıtasal kabuk yoktur. Pasifik okyanusu ve Karadeniz tabanı bu nedenle okyanusal kabuk ile başlar. Granitik kabuğun ortalama kalınlığı yaklaşık 22 km.‘dir.
Kıtasal kabukta yer alan elementlerin ağırlıklarına göre yaklaşık yüzde oranları; oksijen (% 46.6), silisyum (% 27.7), alüminyum (% 8.1), demir “Fe” ( % 5), kalsiyum “Ca” (% 3.6), sodyum “Na” (% 2.8), potasyum “K” (% 2.5), magnezyum “Mg” (% 2.1) ve diğer elementler % 1.6 (fosfor “P”, mangan “Mn”, nikel “Ni”, kükürt “S” gibi)’dır. Kıtasal kabuk görüldüğü üzere bileşimi heterojendir.
Okyanusal Kabuk
Okyanus tabanlarında geniş bir yayılışa sahip olması nedeniyle bu isim verilmiştir. Bu kabuk, bazı eserlerde bazaltik kabuk olarak da adlandırılır. Ortalama yoğunluğu 3 gr/cm³’dür. Okyanusal kabuğun kalınlığı az olmasına rağmen yoğunluğu fazladır Bu nedenle kıtasal kabuktan ağırdır. Karalarda granitik kabuğun altında uzanan bazaltik kabuk asıl okyanus tabanlarında yer alır. Okyanusal kabukta yer alan elementlerin ağırlıklarına göre yaklaşık yüzde oranları; oksijen % 44.9, silisyum % 24.1, demir % 8.2, kalsiyum % 7.8, alüminyum % 7.7, magnezyum % 4 ve diğer % 3.3’dür.
Mohorovicic (Moho) Süreksizliği
1909 yılında Yugoslav jeofizikçi Andrija Mohorovicic tarafından kabuk ile manto arasındaki sınırın bir süreksizlik yüzeyi olduğu tespit edilmiştir. Bu süreksizliğe bilim adamının soyadı verildiği için “Mohorovicic” ya da kısaca “Moho” süreksizliği denilmektedir.
Moho süreksizliği yerkabuğu kadar bir kalınlığa sahip değildir. Okyanus tabanlarının altında ortalama derinliği 8 km’dir. Karaların altında ise bu derinlik 35 km’ye ulaşmaktadır. Moho süreksizliği, P ve S sismik dalgalarının hızlarındaki değişmeyi göstererek yerin derinliklerine doğru farklı kayaçların varlığını haber vermektedir. Moho süreksizliğinden sonra, her yerde aynı seviyede aynı yoğunluk görülür.
Manto
Manto, moho süreksizliğinin altında birden bire başlar. Bu katmanın derinliği 2890 km.’ye kadar uzanır. Bu katman ultrabazik ve ultramafik malzemelerden oluşur. Manto’nun yoğunluğu 3.5 – 6 gr/cm³ arasında değişir. Sıcaklık 1200 – 3700 °C, basınç ise 1350 kilobara kadar çıkmaktadır. Manto katmanında moleküler halde bulunan oksijen hariç tutulursa hakim element demir ve magnezyumdur. Eskiden bu katman için sima, plastik sima, nifesima, geoplazma gibi ifadelerde kullanılmıştır. Ancak bugün manto terimi tercih edilmektedir. Manto, yerkabuğuna göre sıcak ve esnek bir özellik göstermektedir. Bu nedenle manto katmanı yeryüzünde oluşan tektonik hareketlerin enerji merkezidir.
Atmosferde yaşanan adveksiyonel, konveksiyonel ve supsidans gibi hareketlerin benzeri mantoda da yaşanmaktadır. Bütün bu hareketler değişen sıcaklık ve basınç altında oluşan yoğunluk farkından meydana gelmektedir. Manto silikatları akıcı özelliğe sahip olması nedeniyle konveksiyona uygundur. Konveksiyonla alt mantodan üst mantoya sıcaklık transferi sağlanır.
Alt manto üst mantoya göre daha sıcak ve yoğundur. Dolayısıyla, sıcaklığı ve yoğunluğu fazla olan alt mantodan üst mantoya doğru bir akım oluşur. Bu akıma konveksiyonel akım adı verilir. Bu olay atmosferdeki ısınan havanın yükselmesi sistemine benzemektedir. Yükselen eriyik malzeme yükselim devam ettiği için üst mantoya ulaştığında yeraltı sularının etkisiyle daha fazla yükselemez, soğur ve kendisine yatay yönde yol bularak akıma devam eder. Yatay yönde meydana gelen bu akımlar ise adveksiyonel akım olarak adlandırılır.
Adveksiyonel akım, yine atmosferdeki yatay hava akımlarına benzemektedir. Yatay yönde hareket eden malzeme soğuyarak katılaşmaya başlar. Bulunduğu yere göre yoğunluğu fazla olan malzeme soğuyup katılaşınca tekrar alt mantoya doğru çökelir. Bu çökelen ya da toplanan harekete ise supsidans adı verilir. Supsidans ise atmosferde soğuyarak yer yüzeyine doğru hareket edip çökelen hava kütlesine benzerdir. Çöken malzeme tekrar ısınır, eriyik hale gelir ve daha sonra tekrar yükselir. Mantodaki devinimi gösteren bu süreç levhalara ayrılan litosferin hareket etmesine neden olur.
Üst Manto
Yerkürenin fiziksel özelliklerine göre tasnifinde litosfer ve astenosfer katları olduğu daha önce belirtilmişti. Üst manto, litosferin alt kısmı ve astenosferi kapsar. Levhaların hareket etmesini sağlayan akıcı bir özellik gösterir. Üst manto ve yerkabuğu arasında mineralojik olarak fark feldspatların burada yok ya da çok az olmasıdır. Bunun yanında olivin, granat ve piroksen ise bu katın ana mineralleridir. Üst manto peridotit ve ultramafik malzemeden oluşur.
Alt Manto
Manto katmanının en yoğun, en sıcak ve en fazla basıncın olduğu kısım alt mantodur. Bu katta demir ve magnezyum silikatları hakimdir. Bu katın mineral özellikleri daha yoğundur.
Wiechert – Guetenberg Süreksizliği
Yerkabuğu ve manto arasında yer alan moho süreksizliği gibi bir süreksizlik yüzeyide mantodan çekirdeğe geçerken vardır. Bu süreksizlik yüzeyine “Wiechert – Gutenberg süreksizliği” adı verilmektedir. Wiechert – Gutenberg süreksizliği mantodan çekirdeğe geçerken mağmatik malzemenin fiziksel durumunda önemli değişmelerin olduğu yerdir. Bu süreksizliğin yaklaşık derinliği 10 km’dir.
Çekirdek
Çekirdek yerkürenin en iç kısmını meydana getirir. Burası en kalın katmandır. Katmanın derinliği 2900 km’den başlar yerkürenin merkezine 6370 km’ye kadar uzanır. Yaklaşık katman derinliği 3470 km’dir. Çekirdeğin yoğunluğu dış sınırında yaklaşık 10 gr/cm³ iken merkezi kısmında yaklaşık 13 gr/cm³’dür. Çekirdeğin kimyasal bileşiminde ana elementlerin nikel (Ni) ve demir (Fe) olduğu tahmin edilmektedir. Bu nedenle çekirdeğe zaman zaman belirtilen elementlerin simgelerinin bir araya getirilmesinden oluşan “NiFe” adı verilmektedir. Çekirdek yerkürenin en yoğun ve ağır kısmını oluşturmaktadır. Bu nedenle bazı eserlerde çekirdekle ilgili “ağır küre” ya da “yoğun küre” anlamında “Barisfer” ismine de rastlanmaktadır. Çekirdekte sıcaklık yaklaşık 3700 – 4500 °C arasında değişmektedir. İç basınç ise çekirdekte 1350 – 3700 klobar arasındadır.
Çekirdeğin bileşiminde yer alan elementlerin ağırlıklarına göre yaklaşık yüzde oranları; % 85’i demir, % 6 ‘sı silisyum, % 5,2’si nikel ve % 3.8’i ise diğer hafif elementlerden oluştuğu sanılmaktadır. Sismoloji, deprem dalgalarının yayılışına göre yapılan araştırmalarda çekirdeğin iki ayrı katmandan meydana geldiğini ortaya koymaktadır. Bu katmanlar iç çekirdek ve dış çekirdektir. Ayrıca bu iki katman arasında da “Lehman Süreksizliği” yer almaktadır.
Dış Çekirdek
Dış çekirdek, Wiechert – Gutenberg süreksizliği ile Lehman süreksizliği arasında bulunan katmandır. Yerkürenin 2900 – 5000 km arasındaki derinliğinde yer alır. Enine deprem dalgaları olarak bilinen S dalgaları bu kısma giremediklerinden dolayı dış çekirdeğin sıvı olduğu sonucuna ulaşılmıştır.
S deprem dalgalarının hızı P dalgalarına göre yavaştır. Katı yüzeylerde hızı 3 – 4 km/sn’dir. P dalgaları ise boyuna dalgalar olarak da isimlendirilir. Ses dalgaları gibi yayılan P dalgaları sismograma ilk geçen dalgalardır. P dalgaları katı ve sıvı bütün yüzeylerden geçebilirler. Katı yüzeylerde dalga yayılım hızı 6 – 7 km/sn’dir. P ve S dalgalarının yardımıyla yerin içyapısı hakkında bilgi elde edilir. Bu dalgaların izlenmesi yoluyla sismik yöntem geliştirilmiştir. Dış çekirdeğin kimyasal bileşiminde ağırlıklı element demir ve nikeldir. Eriyik haldeki demir ve nikel metallerinin akışı yerkürenin manyetik alanını oluşturur. Dış çekirdekte elektrik iletimi yüksektir.
Lehman Süreksizliği
Sıvı dış çekirdek ile katı iç çekirdek arasında bulunan süreksizliktir. Bu süreksizliği Inge Lehman adında bir sismolog bulduğu için onun soyadıyla anılmaktadır. Çekirdekle ilgili geçmişte çeşitli varsayımlar ortaya atılmıştır. Bunlar arasında en bilineni; yerin derinliklerine doğru kademeli olarak sıcaklık ve yoğunluk arttığı için çekirdeğin sıvı olduğu düşüncesidir.
Sismolog Lehman’ın 1936 yılında P ve S dalgalarının özelliklerinden yola çıkarak çekirdeğin bir kısmının katı olduğunu ileri sürmüştür. Belirtilen katı kısma iç çekirdek ve etrafındaki eriyik halde bulunan demir ve nikel karışımına ise dış çekirdek adını verdi. Bu iki çekirdeğin birbirine geçişinin ise bir anda olmadığını ve kademeli bir geçişle sağlandığını belirtti. Bu kademeli geçiş yerini bir süreksizlik olarak tanımladı. Daha sonraki araştırmalar da Lehman’ın savını destekledi. Bugün dış çekirdek ile iç çekirdek arasında böyle bir süreksizliğin varlığı kabul edilmektedir.
İç Çekirdek
Lehman süreksizliğinin altında ve yerkürenin tam merkezinde yer alır. Bu katman 5150 – 6370 km arasında bir derinliğe sahiptir. Yerkürenin bu kısmı sıcaklığın, basıncın ve yoğunluğun en yüksek olduğu yerdir. Bu kısım diğer katmanların merkez üzerine yaptığı baskı nedeniyle katı özelliktedir. İç çekirdeğin kimyasal bileşimi, dış çekirdekle benzerdir. İç çekirdekte yer alan demir ve nikel dış çekirdek gibi sıvı değil, katı ve kristallidir.
Sıcak ve yoğun olan yerkürede araştırma yapmak ancak uzaktan geliştirilen yöntemlerle sağlanmaktadır. Bu yöntemlerde en temel olanlar; sismik, jeomanyetik ve gravite yöntemleridir. Uygulamalı çalışmaların yapıldığı tek yer ise yüzeyi saran kabuktadır. Kabuktaki çalışmalar ise sondajlar yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Sondajlar hem okyanusal hem de kıtasal kabukta yapılmakta ve elde edilen bulgular karşılaştırılmakta ve değerlendirilmektedir.
