Pegmatitler, magmatik kayaçların damar halinde bulunan, iri taneli (genellikle 1 cm’den büyük) kristallerden oluşan özel bir türüdür. Bu dev kristaller, pegmatitleri jeoloji ve mineralojide büyüleyici ve önemli bir çalışma konusu haline getirir. Bu makalede, pegmatitlerin oluşumunu, mineralojisini, jeolojik önemini ve insanlık için faydalarını detaylı bir şekilde inceleyeceğiz.
Pegmatitler, magmanın son aşamada katılaşması sırasında oluşur. Magma, yer kabuğunun derinliklerinde bulunan ve erimiş kayaçlardan oluşan bir sıvı kütledir. Magma soğudukça kristalleşmeye başlar ve farklı mineraller oluşur. Pegmatitler, magmanın son kalan sıvı ve uçucu bileşenlerinin yoğunlaştığı damarlarda oluşur. Bu sıvı, magmanın diğer minerallerden daha düşük sıcaklıklarda kristalleşen bileşenlerini içerir. Bu nedenle, pegmatitlerde iri taneli kristaller oluşur.
Pegmatitlerin Oluşum Mekanizmaları
Pegmatitlerin oluşumunu açıklayan üç ana mekanizma vardır:
Fraksiyonel Kristalleşme
Fraksiyonel kristalleşme, magmanın soğuması ve katılaşması sırasında, ilk kristalleşen minerallerin magmadan ayrılması ve kalan sıvı magmanın bileşimini değiştirmesi sonucu farklı minerallerin oluşmasıdır. Bu süreç, magmatik kayaçların kimyasal ve mineralojik çeşitliliğini oluşturan temel mekanizmadır.
Fraksiyonel kristalleşme, üç temel aşamadan oluşur:
- Nükleasyon: Magma soğumaya başladığında, ilk kristaller oluşmaya başlar. Bu kristaller, magma içindeki belirli minerallerin atomlarının bir araya gelerek oluşturduğu küçük tanelerdir.
- Büyüme: Nükleus oluştuktan sonra, magma içindeki diğer atomlar bu kristallere katılarak kristallerin büyümesini sağlar. Kristallerin büyüme hızı, magmanın soğuma hızına ve magma bileşimine bağlıdır.
- Ayrılma: Kristaller büyüdükçe, magmadan ayrılır ve dibe çökerler. Bu, magmanın kimyasal bileşimini değiştirir ve kalan sıvı magmadan yeni minerallerin kristalleşmesine imkan verir.
Sıvı Ayrılması
Sıvı ayrılması, magmanın soğuması ve katılaşması sırasında, kimyasal bileşimleri ve fiziksel özellikleri farklı olan iki veya daha fazla sıvıya ayrılmasıdır. Bu ayrılma, magmanın bileşenlerinin farklı sıcaklıklarda ve basınçlarda farklı çözünürlüklerine bağlıdır.
Sıvı ayrılmasının iki ana mekanizması vardır:
- Karışmazlık: Magmadaki bazı bileşenler, belirli sıcaklıklarda ve basınçlarda karışmaz hale gelir ve iki ayrı sıvı fazı oluşturur. Bu, örneğin silikat ve sülfür bileşenleri arasında meydana gelebilir.
- Eutektik Nokta: Magmadaki bazı bileşenlerin oluşturduğu sistemlerde, belirli bir sıcaklık ve basınçta (eutektik nokta) magmanın bileşenleri tek bir sıvı fazda çözünür. Eutektik noktanın altında, magma iki ayrı sıvı faza ayrılır.
Erimiş Kayaçların Karışması
Erimiş kayaçların karışması, farklı bileşimlere ve sıcaklıklara sahip magmaların bir araya gelerek tek bir magma oluşturmasıdır. Bu karışım, magmaların yer kabuğundaki çatlak ve fay hatları boyunca hareket etmesi ve birbirleriyle etkileşime girmesi sonucu gerçekleşir.
Erimiş kayaçların karışmasının üç ana mekanizması vardır:
Tektonik Karışım: Tektonik plakaların hareketi, farklı magmaların bir araya gelmesine ve karışmasına neden olabilir.
Diapirizma: Yoğunluğu daha az olan magmalar, yer kabuğunda yukarı doğru hareket ederek farklı magmalar ile karışabilir.
Magma Karışım Hazneleri: Magma, yer kabuğunun derinliklerinde bulunan haznelerde depolanabilir. Bu haznelerde farklı magmalar bir araya gelerek karışabilir.
Pegmatitlerin Doku Türleri ve Zonları
Pegmatit dokusu, iri taneli kristallerin (genellikle 1 cm’den büyük) rastgele veya yönlü bir şekilde düzenlenmesi ile karakterize edilir. Bu iri taneli kristaller, pegmatitleri diğer magmatik kayaçlardan ayıran en belirgin özelliktir.
Pegmatit Dokusu Türleri
Pegmatitlerde üç ana doku türü bulunur:
- Granitik Doku: Bu en yaygın pegmatit dokusudur. Granitik dokuda, iri taneli feldispat, kuvars ve mika kristalleri rastgele bir şekilde düzenlenmiştir.
- Pegmatitik Doku: Bu dokuda, iri taneli feldispat ve kuvars kristalleri, genellikle 10 cm’den büyük boyutlara ulaşabilir. Mika kristalleri ise daha küçük boyutlarda bulunur ve aralarda bulunur.
- Grafiik Doku: Bu dokuda, kuvars kristalleri, feldispat kristalleri arasında interpenetration (iç içe girme) şeklinde bulunur. Bu doku, pegmatitlerin en nadir doku türüdür.
Pegmatit Dokusu Oluşumuna Etken Faktörler
Pegmatit dokusunun oluşumunu etkileyen birçok faktör vardır:
- Magmanın Bileşimi: Magmanın bileşimi, pegmatitlerde oluşacak kristallerin türünü ve boyutunu belirler.
- Soğuma Hızı: Magmanın soğuma hızı, kristallerin büyüme hızını ve doku türünü etkiler. Yavaş soğuyan magmalar, daha iri taneli kristaller ve pegmatitik doku oluşumuna imkan verir.
- Uçucu Bileşenler: Magmadaki uçucu bileşenlerin miktarı, pegmatitlerin dokusunu ve mineralojisini etkileyebilir.
- Tektonik Etkiler: Tektonik hareketler, magmanın akışını ve doku oluşumunu etkileyebilir.
Pegmatit Dokusu Zonları
Pegmatitlerde, farklı minerallerin ve dokuların konsantre olduğu bölgeler olan doku zonları bulunur. Bu zonlar, pegmatitin merkezinden kenarına doğru belirli bir düzende sıralanır. Pegmatitler kristallerinin çok iri olmalarıyla granitlerden ayrılır. Pegmatitlerde ekseriya zonlu bir doku gözükür. Tam gelişmiş olanlarda dıştan içe şu zonlar ayırt edilmektedir:
Dış (Kenar) Zon
Pegmatit dış zon, pegmatitin kenarında bulunan ve genellikle ince taneli minerallerden oluşan bir zondur. Bu zon, pegmatit damarını çevreleyen kayaçlardan keskin bir şekilde ayrılır. Dış zonun kalınlığı birkaç santimetreden birkaç metreye kadar değişebilir. Merkeze nazaran daha ince taneli olup, bazen apalite geçiş gösterirler. Yazı dokusu daha sıkça görülür.
Dış zon, pegmatit içinde bulunan diğer zonlara göre daha az çeşitli mineraller içerir. En yaygın mineraller şunlardır:
Kuvars: Genellikle ince taneli ve damarlı bir şekilde bulunur.
Feldispat: Plagioklaz ve ortoklaz en yaygın feldispat türleridir.
Mika: Biyotit ve muskovit en yaygın mika türleridir.
Aksesuar mineraller: Apatit, turmalin, granat ve epidot gibi mineraller de dış zonda bulunabilir.
Dış zon, genellikle granoblastik veya granüler dokudadır. Bu doku, minerallerin birbirine kenetlenen ve eşit boyutlu kristallerden oluşması ile karakterize edilir.
Ara Zon
Pegmatit ara zon, pegmatitin kenar zonu ile orta zonu arasında bulunan bir zondur. Bu zon, kenar zondan daha iri taneli ve orta zondan daha küçük taneli mineraller içerir. Ara zonun kalınlığı birkaç santimetreden birkaç metreye kadar değişebilir. Dış zona göre daha kalın ve iri tanelidir. Birçok alt zonlara ayrılma eğilimindedir ve bu zonlar bazen oluşumlarını tamamlamış da olabilirler.
Ara zon, kenar zondan daha fazla mineral çeşidi içerir. En yaygın mineraller şunlardır:
- Kuvars: Daha iri taneli ve damarlı bir şekilde bulunur.
- Feldispat: Plagioklaz ve ortoklaz en yaygın feldispat türleridir.
- Mika: Biyotit ve muskovit en yaygın mika türleridir.
- Aksesuar mineraller: Apatit, turmalin, granat, epidot ve nadir mineraller de ara zonda bulunabilir.
Ara zon, genellikle pegmatitik dokudadır. Bu doku, iri taneli minerallerin rastgele veya yönlü bir şekilde düzenlenmesi ile karakterize edilir.
İç Zon
Pegmatit iç zon, pegmatitin en merkezde bulunan ve en iri taneli mineralleri içeren zondur. Bu zon, pegmatitin diğer zonlarından keskin bir şekilde ayrılır. İç zonun kalınlığı birkaç santimetreden birkaç metreye kadar değişebilir. Çok iri taneli olup, ekseriya nadir mineralleri içerir.
Pegmatit iç zonu, pegmatitin diğer zonlarına göre daha fazla nadir mineral çeşidi içerir. En yaygın mineraller şunlardır:
Kuvars: Dev boyutlarda kristaller halinde bulunur.
Feldispat: Potasyum feldispat (ortoklaz) en yaygın feldispat türüdür.
Mika: Muskovit en yaygın mika türüdür.
Aksesuar mineraller: Beryl, turmalin, topaz, granat, spodumene ve apatit gibi nadir mineraller iç zonunda bulunur.
İç zon, genellikle pegmatitik veya granitik dokudadır. Bu doku, iri taneli minerallerin rastgele veya yönlü bir şekilde düzenlenmesi ile karakterize edilir.
Pegmatitlerin Mineralojik Bileşimi
Başlıca kuvars ve alkali feldispat içerirler. Ferromagnezyen mineraller nadirdir. Buna karşın diğer kayaçlarda az rastlanılan pnömatolitik mineraller bol miktarda bulunur. Örneğin; turmalin, topaz, flogopit, apatit, lepidolit, beril, flüorit, ödyalit, kolumbit, tantalit, litiyofilit vs gibi.
Pegmatitlerde andaluzit, sillimanit, disten (kyanit) ve korund gibi alüminyumca zengin mineraller de görülür. Bunlar bazı hallerde alüminyumca zengin yan kayaçların veya ksenolitlerin etkisiyle metazomatik reaksiyonlar sonucu meydana gelirler. Sonuç olarak denilebilir ki, bazı pegmatitlerin mineral içerikleri üzerinde yan kayaçların etkisi önemlidir. Ancak genellikle bu ikisi arasında herhangi bir ilişki yoktur.
Pegmatitlerde metazomatik değişimin tipik örneği potasyumlu feldispatların sodyumca zengin tipler (albit, klevlandit) haline dönüşmesi ve bunun sonucu olarak da muskovitin oluşmasıdır. Daha sonra granatlar ve turmalin, feldispatlar hesabına gelişirler. En sonunda da lityumlu mineraller oluşurlar. Bu olağan kristallenme sırasının çoğu kez istisnaları da gözlenir. Örneğin beril, turmalin ve granatlar bazen birincil olarak, bazen de diğer minerallerin metazomatik yolla yerini alarak oluşurlar. Bunların çok değişik kristallenme aşamalarında oluştukları saptanmıştır. Keza albitin de lityumlu minerallerden önce, bazen sonra oluştuğu gözlenmiştir.
Pegmatitler sodyumlu ve potasyumlu olarak iki gruba ayrılır:
Sodyumlu-lityumlu pegmatitler
Bunlar oldukça ender görülürler. Tanınmış sodyumlu-lityumlu pegmatitler arasında Madagaskar, Hindistan, Sibirya ve Brezilya’dakiler gösterilebilir. Kuvars ve albitin yanısıra bol miktarda lepidolit içerirler. Lityumlu bir mika olan lepidolit, soluk yeşil veya leylak rengi ile belirgindir. Turmalin açık renkli prizmatik kristaller halinde görülür. Bazen rubidyumdan dolayı pembe renklidir. Beril ise yeşil, yarı şeffaf kristaller oluşturur. Sodyumlu-lityumlu pegmatitlerin bazı mineralleri çoğu kez berrak, şeffaf kristaller halinde olduklarından süstaşı olarak kullanılırlar. Bunlar arasında zirkon, topaz, turmalin, beril vs sayılabilir.
Sodyumlu-lityumlu pegmatitler, genellikle granitoid kayaçlarla ilişkilidir. Bu pegmatitler, magmanın son aşamada soğuması ve kristalleşmesi sırasında oluşur. Magma soğumaya başladıkça, ilk kristalleşen mineraller magmadan ayrılır ve kalan sıvı magmanın bileşimini değiştirir. Sodyum ve lityum gibi elementler, sıvı magmada konsantre hale gelir ve bu da sodyumlu-lityumlu pegmatitlerin oluşumuna neden olur.
Potasyumlu Pegmatitler
Bunlar her yerde rastlanabilen pegmatitler olup, kalk-potasik granitlere bağlı olarak gözükürler. Başlıca kuvars ve sodyumca zengin pertitik mikroklinden oluşurlar. Bazen yazı dokusu gösterirler. Tali mineral olarak muskovit, siyah turmalin, topaz ve çok nadiren de kasiterit içerirler.
Potasyumlu pegmatitler, potasyum feldispat ve kuvars bakımından oldukça zengindir. En yaygın mineraller şunlardır:
- Kuvars: Pegmatitlerin en yaygın mineralidir. Genellikle iri taneli ve damarlı bir şekilde bulunur.
- Ortoklaz: Potasyum feldispatın en yaygın türüdür.
- Mikroklin: Potasyum feldispatın diğer bir türüdür.
- Muskovit: Potasyum bakımından zengin bir mika türüdür.
- Aksesuar mineraller: Beryl, turmalin, topaz, apatit, garnet, spodumene ve petalit gibi mineraller de potasyumlu pegmatitlerde bulunabilir.
Pegmatitlerin Ekonomik Önemi
Pegmatitler, iri taneli kristallerden oluşan ve magmatik kayaçların damar halinde bulunan özel bir kayaç türüdür. Bu dev kristaller, pegmatitleri jeoloji ve mineralojide büyüleyici ve önemli bir çalışma konusu haline getirir. Pegmatitlerin sadece bilimsel değil, aynı zamanda önemli bir ekonomik değeri de vardır.
Pegmatitlerden Elde Edilen Ürünler
Pegmatitlerden çok çeşitli ürünler elde edilir. Bunlardan en önemlileri şunlardır:
Değerli Taşlar
- Beryl (zümrüt, morganit)
- Turmalin (çeşitli renklerde)
- Topaz
- Granat
- Spodumene (kunzite)
- Opal
Endüstriyel Mineraller
- Kuvars (elektronik, cam, seramik)
- Feldispat (cam, seramik)
- Mika (elektrik izolatörü, boya)
- Lityum (pil, elektronik)
- Berilyum (havacılık, elektronik)
- Nadir toprak elementleri (mıknatıs, elektronik)
İnşaat Malzemeleri
- Granit (döşeme, kaplama)
- Mermer (heykel, tezgah)
- Kuvarsit (döşeme, tezgah)
Pegmatitlerin Kullanım Alanları
Pegmatitlerden elde edilen ürünler, birçok farklı endüstri alanında kullanılır:
- Mücevher: Değerli taşlar, mücevher yapımında kullanılır.
- Elektronik: Kuvars, feldispat ve lityum elektronik cihazların üretiminde kullanılır.
- Havacılık: Berilyum, havacılık sanayisinde hafif ve dayanıklı malzemeler üretmek için kullanılır.
- Cam ve Seramik: Kuvars ve feldispat cam ve seramik üretiminde kullanılır.
- Elektrik: Mika, elektrik izolatörü olarak kullanılır.
- İnşaat: Granit, mermer ve kuvarsit inşaat malzemeleri olarak kullanılır.
Pegmatitlerden elde edilen ürünlerin dünya çapında milyarlarca dolarlık bir ekonomik değeri vardır. Değerli taşlar ve nadir toprak elementleri en pahalı pegmatit ürünleridir. Pegmatitler, açık ocak ve yeraltı madenciliği yöntemleriyle işletilebilir. Madencilik işlemleri, pegmatitlerin boyutuna, konumuna ve ekonomik değerine bağlı olarak değişir.