MİNERAL, ELEMENT, ORTAM İLİŞKİSİ DÖRT

Değerli arkadaşlar, yazı dizisine dördüncü bölüm ile sürdürüyoruz.Dünyanın yapısına kısaca değinmiştik. Biraz daha sürdürelim.Yer kabuğu,dünyanın en dışında yer alır ve bizim faaliyet alanıdır. Bu bölümde her üç kayaç çeşidi de bulunur. En üstte genellikle sedimanter ( tortul veya birikim de denir) kayaçlar bulunur. Daha alt kesimde metamorfik( dönüşmüş )  ve magmatik kayaçlar yer alır.Yer kabuğunun ilk 16 km ilk bölümü incelenmiş ve %95 nin magmatik ve metamorfik kayaçlardan oluştuğu geri kalanın ise %4 nün “şeyl”,%0,75 nin kumtaşı %0.25 nin ise kireç taşından oluştuğu bulunmuştur. 5159 kayaç incelenmiş ortalama olarak bu kesimin “granit-bazalt”arası yapıda olduğu belirlenmiştir.Yine aynı analiz sonuçlarına göre;element olarak bakıldığında ise %46,60 “oksijen”onu %27.72 ile silisyum,%8.13ile “aluminyum ”,%5.00ile Demir, %3.63ile kalsiyum, %2.83ile “sodyum”,ve  %2.59ile potasyum , %2.09ile magnezyum takip ettiği anlaşılmıştır. Bunların hepsinin toplamı %98.59 eder. Geri kalanlar %1.01 içinde yer alır.Bu oranlar ağırlık olarak yapılan hesaplamadır eğer hacim olarak hesaplanırsa oranlar değişir.Mesela oksijen için oran %62.55 çıkar.

Ekenomik değer ifade eden mineralllerin yer kabuğunda bulunma oranları çok düşüktür. Bu oranlar genellikle yüzde üzerinden değil “ppm” üzerinden verilir bunun anlamı o mineralin milyonda ne kadar olduğunu göstermesi nedeni ile düşüktür mesela 5 ppm-  demek bir ton kayaçta 5 gram  var demektir. Birkaç örnek verelim; bakır ortalama bulunma oranı 55 ppm- dir, kurşun 13ppm, civa 0.08 ppm, zirkon 165 ppm vs. (bu miktara o mineralin yer kabuğunda ki “tenor”u denilir,yaklaşık ne kadar ton olmasına ise o mineralin “rezervi”  denir)

Bu nedenle bir mineralin var olan ortalama miktarı çıkarılmadan ekenomik olmaz bu sebeple bilim insanları o mineralin nerelerde yoğun olarak bulunduğunu tesbit etmeye çalışır. Bu şekilde yoğunlaşmaya “zenginleşme” denir. Her mineralin farklı zenginleşmesi vardır. Hatta bazı mineraller hiç zenginleşmezler (örnek rubidyum minerali konsantrasyonu yani yoğunlaşması yoktur ) çoğu mineral veya elementin “Zr”elementi esas olarak “zirkon”mineralinde yoğunlaşmıştır bu element için zirkonyum minerali çıkarılır.Titanyum elementi ise “rutil ve ilmenit”minerali ile yoğunlaşmıştır.Soy metal olan altın ve platin genelde herhangi bir bileşik yani mineral yapmadan “native”halde kısaca element olarak bulunur (aslında altının da mineralleri vardır ancak bileşik yaptığı “tellür” elementi de çok nadir bulunur, bunlara “tellürit “ ler denir))

Minerallerin çoğu bileşiklerden oluşur (olmayanlar altın,platin,karbon,kükürt (bazen saf kükürtte rastlanır),bakır(saf halde bulunabilir),demir (özel durumlarda saf olarak bulunur) rutenyum vs) Aslında var olan bileşik halinde ki minerallerde bile tamamen saf olarak bulmak zordur yani teoride kuvars: silisyum+oksijen olmasına rağmen kristal yapıya bazen demir, titanyum vs girer zaten kuvars mineral çeşitlerinde buradan doğar (içine alüminyum girer ise dumanlı kuvars olur demir girerse sitrin  olur vs.)  Peki neden kulvarsın içine bu Elementler girebiliyor? Bu soru önemli, bunun cevabı şurada yatıyor;nher bir elementin kendine özgü “iyon çapı”var yani uzay boşluğunda işgal ettiği alan.(iyon bilindiği gibi elektron eksikliğini gösterir ) işte bu iyon çapı elementlerin bir bileşik oluşumu sırasında birbirlerinin yerine geçip geçmeme de  belirleyicidir. Eğer iki elementin iyon çapı büyüklüğü %15 den fazla değil ise birbirinin yerine geçebilir.Örnekleyelim; pirop garneti mağnezyumlu bir silikattir aynı şekilde almandin garneti de demir içeren  bir silikattır. Demir ile  magnezyum çapları birbirine geçişi sağlayacak büyüklüktedir bu nedenle herhangibir “Pirop”içinde mutlaka demir  de bulunur halbuki magnezyumlu olması gerekir bunun diğer şekline bakalım almandin garneti içinde sadece demir  olması gerekirken magnezyuma  rastlanılır. İşte bu şekilde olan birleşmelere “katı eriyik”adı verilmiştir.Katı eriyik sadece eş yapılı minerallerde olur.Bir katı eriyiğin olabilmesi için gerekli şartlar şunlardır;

1-)İyon gruplarının boyutları %15ve daha az ise Elementler birbirinin yerini alabilir.

2-)İyon yükleri aynı olanlara kıyasla farklı olanlar birbirinin yerini alabilir.Mesela Fe+2 ve Mg+2 grubu değil Si+4 ve Al+3 grubu daha avantajlıdır.

3-)Sıcaklık etkisi;ortam sıcaklığı yükseldikçe titreşim sayısı artar ve yer değiştirmeler olabilir duruma gelir.

Bu tür yer değiştirmelerin bir çok değişik şekli vardır.Bazen tek tek element şeklinde olabileceği gibi gruplar halinde de olabilir.Bu durum bazen bir kristal yapıda meydana gelmiş boşluğu doldurma şeklinde de olur.Daha ilginç bir oluşum daha vardır buna “eksolüsyon”denmiştir.

Eksolüsyon: katı bir eriyik de iyon boyutları çok farklı iki elementin birbirinin yerini alması  çok zordur. Ancak ortam sıcaklığının çok yükselmesi ile birlikte bu çok farklı iyonların birbirinin yerini alması mümkün olur.

Mesela,feldispat çeşidi olan Na-feldispat(sodyumlu)ile K-feldispat(potasyumlu)arasında normal şartlar altında K ve Na değişimi olmaz ancak sıcaklık ~1000 derece civarında bu durum değişir. Böylece “K AlSi3 O8” ile NaAl Si3O8 meydana gelebilir.(bu bilgi işimize yarar,bir bölgede bu tür oluşumlar varsa orada yaklaşık 1000 derece sıcaklıkta mineral oluştuğunu anlarız)

İşte böyle yüksek sıcaklıkta homojen olan (birlikte bulunabilen)element iyonları ortam soğudukça kafes dışına atılmaya zorlanır.Bunlar bir araya gelerek (yeterli zaman ile ) yeni bir kristal yapı oluştururlar.İşte böyle normal dışı şekilde bir araya gelen uyumsuz iyonların bir yapıda büyüme işlemine “eksolüsyon”denir.Eksolüsyon,başlangıçta homojen olan bir katı eriyiğin sistem içine herhangi bir ek malzeme almadan iki veya daha fazla minerale ayrılma işlemidir.Bu konu önemlidir zira neticede yeni bir mineral oluşturma sürecidir.Eksolüsyon genellikle soğuma ile birlikte ortaya çıkar.Daha çok “alkali feldispatlar,feldispatlar,piroksenler,amfiboller ve Demir oksitlerin de “ daha çok rastlanır.