Diyajenez

Genel anlamı “İki kök” olan Diyagenez, kaya oluşumu sırasında veya sonrasında tortuların veya mevcut tortul kayaçların başkalaşmış kayaçların oluşumu için gerekli olandan daha az sıcaklık ve basınçta farklı bir tortul kayaca dönüşmesidir. Hava etkisiyle alakalı değişiklikler içermez. İlk tortu tabakasından, taşlamadan sonra tortu tarafından geçirilen herhangi kimyasal, fiziksel veya biyolojik değişikliklerdir. Yüzey değişimi (Hava Etkisi) ve başkalaşma bu sürecin dışında kalır. Bu değişiklikler nispeten düşük sıcaklık ve basınçlarda olur ve kayanın mineralojisinde ve özelliğinde değişiklikler ile sonuçlanır. Kaya oluşumu ve başkalaşım arasında kesin bir sınır yoktur ama ikincisi birincisinden daha yüksek sıcaklık ve basınçlarda meydana gelir. Hidrotermal çözümler, meteorik yer altı suyu, geçirgenlik, gözeneklilik, çözünürlük ve zaman etkileyici faktörler. Tortulaşma sonrası tortullar, üst üste olan tortu tabakalarının altına gömülür gibi sıkılaştırılır ve çözeltiden oluşan mineraller ile güçlendirilirler. Kayaç tanecikleri, kaya parçaları ve fosiller, kaya oluşumu sırasında diğer mineraller tarafından yenileriyle değiştirilebilirler. Gözeneklilik, kaya oluşumu sırasında dolomitizasyon ve minerallerin çözünmesi gibi nadir durumlar haricinde genellikle azalır. Kayalardaki oluşum çalışması, geçirdikleri jeolojik tarihi ve dolaşım halinde oldukları değişken türlerini anlayabilmek için kullanılır. Ticari bir bakış açısıyla bu tür çalışmalar, ekonomik olarak uygulanabilir olan çeşitli minerallerin ve hidrokarbon tortuların bulunması olasılığının hesaplanmasına yardımcı olur. Kaya oluşumu işlemi ayrıca kemik dokusu incelemesi için de önemlidir.

Tortul kayaç

Kosta Rika'nın Orosí kenti yakınlarında yer alan sedimanter bir kayaç yüzleği

Kaya Oluşumunun Antropoloji ve Paleontolojideki Rolü

Kaya oluşumu terimi kapsamlı olarak jeolojide kullanılır ama bu terim iskeletsel (biyolojik) materyalde yer alan değişim ve başkalaşmayı tanımlamak adına antropoloji, paleontoloji ve arkeoloji alanına da sızmıştır. Özellikle kaya oluşumu, giderek artan fiziksel, kimyasal ve fiziksel çevredir; bu süreçler, muhafaza ve tatbikat bakımından organik maddenin asıl kimyasal ve yapısal özelliğini değiştirir ve kesin sonunu yönlendirir. Kaya oluşumunun gömülmüş lokal yerlerin yanı sıra kaplama toprağın ve kemiğin mineralojik ve temel oluşumundan başlayarak arkeolojik ve fosil kemik üzerindeki potansiyel etkisini hesaplamak için, birçok faktörün göz önüne alınması gerekli. (Jeoloji, klimatoloji, yer altı) Kemiğin üçte bir organik (başlıca protein kolajeni) ve üçte iki mineral (çoğunlukla hidroksiapatit oluşumundaki kalsiyum fosfat) içeren karma yapılışı, kaya oluşumunu daha karışık bir hale getirir. Değişim, moleküler kayıp ve yer değişimden kristalitin yeniden yapılanması, gözeneklilik, mikro yapısal değişikliklere, eksiksiz bütünün ayrışmasına kadar birçok durumda oluşur. Kemik oluşumunun 3 genel yolu tespit edilmiştir;

1. Organik evrenin kimyasal bozulması
2. Mineral evrenin kimyasal bozulması
3. Bileşimin (mikro) biyolojik saldırısı

1. Kolajenin çözünmesi zamana, sıcaklığa ve çevresel ph’a bağlıdır. Yüksek sıcaklıklarda kolajen kaybının oranı hızlanır ve en uç ph kolajen yükselmesine ve artan hidrolize yol açabilir. Kolajen kaybı sırasındaki kemiklerin gözenekliliğindeki artış sebebiyle kemik hidrolitik hidroksiapatitin amino asitler için yakınlığı ile birlikte iç ve dış kaynak kökenli yüklenmiş çeşitlerine yerleştiği yerlerdesızmaya duyarlı hale gelir.

2. Hidrolitik aktivite kolajeni hızlanmış kimyasal ve biyolojik bozulmaya maruz bırakanmineral evre dönüşümünde anahtar bir rol oynar. Kimyasal değişimler kristalliği etkiler. F− or CO3 çıkışı gibi kimyasal değişim teknikleri, harici materyali yerine koyma işleminin birleşmesi için izin verilen hidroksiapatitin çözüldüğü ve yeniden çöktürüldüğü yerlerde yeniden kristalleşmeye neden olabilir.

3. Bir birey defnedildiğinde, mikrobik saldırı, en genel kemik bozulması tekniği çabucak oluşur. Bu evre sırasında birçok kemik kolajeni kaybolur ve gözeneklilik artar. Düşük ph’ın sebep olduğu mineral evrenin erimesi, ekstraselüler mikrobik enzimler ve mikrobik saldırılar tarafından kolejene geçişi sağlar.

Hidrokarbon Denetiminde Kaya Oluşumunun Rolü

Crossbeddingbressay

Tortullaşma süresinde bir hayvan veya bitki gömüldüğünde, bileşen organik moleküller ( lipidler, proteinler, karbonhidratlar ve lignin-humik bileşenler) ısı ve basınçtaki yükselme nedeniyle bozulurlar. Bu dönüşüm ilk olarak definin birkaç yüz metresinde meydana gelir ve iki ana bileşkenin oluşumuyla sonuçlanır; kerogenler ve bitümler. Hidrokarbonların bu kerogenlerin termal değişimiyle oluştuğu genel olarak kabul edilir (biyojenik teori). Böylelikle belli şartlarda (genellikle sıcaklık bağımlı) kerogenler, parçalanma ya da kakojenez olarak bilinen kimyasal bir süreçte hidrokarbonları oluşturmak için bozulur. Deneysel verinin baz alındığı kinetik bir model, kaya oluşumunun başlıca dönüşümünün çoğunu ele geçirir, çözünme-çökelme tekniğine model olması için geçirgen bir ortamda matematiksel bir ortam. Bu modeller üzerinde yoğun olarak çalışıldı ve gerçek jeolojik uygulamalarda kullanıldı. Kaya oluşumu, hidro karbon ve kömür oluşumu baz alınarak bölünür; eadiyojenez (erken), mezodiyajenez ( orta) ve telodiyajenez (geç). Erken veya eadiyojenez süreçte, şistler boşluk suyunu kaybeder, düşük ihtimalle hidrokarbonlar oluşur ve kömür lingit ve sübbitümlü arasında değişkenlik gösterir. Mezodiyajenez sürecinde, kil minerallerinin dehidrasyonu meydana gelir. Yağ jenezinin başlıca gelişimi oluşur ve düşük ihtimalle bitümlü kömür oluşur. Telodiyajenez sürecinde organik cisim parçalanmaya uğrar ve kuru gaz üretilir, yarı antrasit kömürler gelişir. Su ile ilgili olan tortularda yeni ortaya çıkmış olan erken diyajenez, farklı elektron akseptörlerini kullanarak mikroorganizmalar tarafından yöneltilir. Oraganik madde mineralleştirilir, durumlara bağlı olarak boşluk suyundaki özgürleştirici karbondioksit (CO2(gas)) su kolonlarına dağıtılabilir. Bu evredeki mineralizasyonun çeşitli süreçler nitratlaşma, nitratını giderme, manganez oksit azalması, demir hidroksit azalması, sülfat azalması ve fermentasyondur.

Kemik Analizinde Kaya Oluşumunun Rolü

Kaya oluşumu organik koljen oranını ve kemiğin çevresel koşullara (özellikle nem) maruz kalan inorganik bileşenlerini (hidroksiapatit, kalsiyum, magnezyum) değiştirir. Bu, doğal kemik bileşenlerinin değişimiyle, tortulaşma, kemik yüzeyindeki yüzetutunma ve kemikten sızdırma ile başarılır.

Kaynakça

• Marshak, Stephen, 2009, Essentials of Geology, W. W. Norton & Company, 3rd ed. ISBN 978-0393196566
• Hedges, R. E. M., "Bone Diagenesis: An Overview of Processes". Archaeometry, 2002. 44(3): p. 319–328.
• Wilson, L. and M. Pollard, "Here today, gone tomorrow? Integrated experimentation and geochemical modeling in studies of archaeological diagenetic change". Accounts of Chemical Research, 2002. 35 (8): p. 644–651
• Zapata, J., et al., "Diagenesis, not biogenesis: Two late Roman skeletal examples". Science of Total Environment, 2006. 369: p. 357–368.
• Nicholson, R. A., "Bone Degradation, Burial Medium and Species Representation: Debunking the Myths, and Experiment-based Approach". Journal of Archaeological Science, 1996. 23(513–533).
• Nielsen-Marsh, C. M., "Patterns of Diagenesis in Bone I: The Effects of Site Environments". Journal of Archaeological Science, 2000. 27: p. 1139–1150.
• Collins, M. J., et al., "The Survival of Organic Matter in Bone: A Review". Archaeometry, 2002. 44(3): p. 383–394.
• H. J. Abercrombie, I. E. Hutcheon, J. D. Bloch, P. Caritat, "Silica activity and the smectite-illite reaction", Geology, 22, 539–542 (1994)
• A. C. Fowler and X. S. Yang, "Dissolution/precipitation mechanisms for diagenesis in sedimentary basins", J. Geophys. Res., vol. 108, B10, 1029/2002JB002269, (2003)
• A. E. Foscolos, T. G. Powell and P. R. Gunther, "The use of clay minerals and inorganic and organic geochemical indicators for evaluating the degree of diagenesis and oil generating potential of shales", Geochimica et Cosmochimica Acta Volume 40, Issue 8, August 1976, pp. 953–966 http://dx.doi.org/10.1016/0016-7037(76)90144-7
• Lovley D. R., "Dissimilatory Fe(II) and Mn(IV) reduction". Microbiological Reviews, 1991. 55(2): p. 259-287.
• "Beyond the grave: understanding human decomposition" A. A. Vass Microbiology Today 2001