Tekil Mesaj gösterimi
Alt 02-11-2007, 21:26   #1
asparagas
 
asparagas - ait Kullanıcı Resmi (Avatar)
 
Jeofizik nedir?

Click the image to open in full size.Jeofizik Nedir?
Yerküre ve atmosferinin, gezegenlerin, uyduların ve güneşin fiziksel ve yapısal özelliklerini fizik ve matematik yöntemler kullanarak inceleyen bilim dalına "Jeofizik" denir.
Click the image to open in full size.Jeofizik bilim dalında kullanılan başlıca yöntemler nelerdir?
Gravite: Yeraltı yapılarının yerçekimi özelliğini inceler,
Manyetik: Yeraltı yapılarının manyetik özelliklerini inceler,
Sismoloji: Depremlerin özelliklerini ve yerin derinliklerini inceler,
Sismik: Yeraltı yapılarının sismik hız değişimlerini inceler,
Elektrik: Yeraltı yapılarının elektrik iletkenlik özelliklerini inceler,
Elektromanyetik: Yeraltı yapılarının elektrik iletkenlik ve elektomanyetik özelliklerini inceler,
Jeomanyetizma: Uzaydaki ve Dünyadaki manyetik alanın özelliklerini inceler,
Palemonyetizma: Geçmiş dönemlerdeki yer manyetik alanının değişimlerini inceler,
Radyometrik ve jeotermik: Yeraltının radyoaktif ve sıcaklık özelliklerini inceler,
Kuyu logları: Sondaj kuyularında yapılan gravite, manyetik, radyometri, elektrik vb. jeofizik yöntemlerdir.
Click the image to open in full size.Jeofiziğin uygulama alanlarına örnekler
Levha tektoniği ve deprem araştırmalarıSismik yöntemlerle karada ve denizde jeolojik yapıların araştırılması
Jeolojik zamanlardaki yer manyetik alanının belirlenmesi
Yeraltı kaynaklarının araştırılması
Çevre jeofiziği
Arkeolojik araştırmalar
Atmosfer ve uzay araştırmalarıTermal alan araştırmalarıClick the image to open in full size.Jeofiziğe katkıda bulunan bilim adamları kimlerdir?
Newton, Humbolt, Gauss, Wegener, ...Click the image to open in full size.Jeofizik Mühendisliği nedir?
Yerkürenin daha çok sığ derinliklerdeki yapısal ve fiziksel özelliklerinin matematik ve fizik esasları ışığında ekonomik ve beseri amaçlarla araştırılması, tecrübe ve uygulama yolu ile kazanılmış bilgilerin insanlığın yararına kullanılması "Jeofizik Mühendisliği"nin konusunu oluşturur.
Click the image to open in full size.Jeoloji ve Jeofizik arasındaki fark nedir?
Jeoloji ve Jeofizik bilim dallarında amaç aynıdır: yerküre ve içinde bulundugu uzay ortamının özelliklerinin anlaşılabilmesidir. Aralarındaki en temel ayrılık araştırma yöntemlerinin farklılığıdır.

Jeofizikçi inceleme alanının özelliklerini en genel anlamda aletler kullanarak fiziksel değerlerle ilişkili veriler toplayarak ve bu verileri bilgisayar ortamında matematiksel ve fiziksel temellere dayalı yöntemlerle işler ve yoruma gider.
Click the image to open in full size.Ülkemizde "Jeofizik Mühendisi"nin çalışma alanları nerelerdir?
Kamu Kuruluşları: DSİ (Devlet Su Isleri), MTA (Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü), TÜBİTAK MAM (Türkiye Bilimsel Arastirma Kurumu, Marmara Araştırma Merkezi), Köy Hizmetleri, TPAO (Türkiye Petrolleri Anonim Ortaklığı), Belediyeler
Özel Kuruluşlar: Zemin etüdü yapan jeoloji/jeofizik şirketleri, geoteknik çalışmalar yapan inşaat firmaları, maden arama şirketleri, yeraltı suyu arama şirketleri

Sismik Çalışmalar
Sismik dalgaların yayılımıyla ilgilenir. Sismik yöntemlerde stress dediğimiz gerilme-deformasyon ilişkileri geçerlidir. Kayaçların elastik özelliklerini yansıtır. Bu tür parametreleri boyuna ve enine dalgalarla ortaya koyuyoruz. Birbirleriyle ilişkileri bizim için önemli elastik dalgaların yayılımıyla elde edeceğimiz yeraltı yapısıyla boyuna dalgaları elde ediyoruz. Mekanik özelliklere bağlı çalışmalar sonunda boyuna ve enine dalgaları elde ediyoruz.

İnşaat Mühendisliği’nde daha geniş uygulama alanı bulmuş olan bu yöntemde, yüzeyde darbe ya da patlama ile oluşturulmuş titreşimin değişik tabakalardan yansıma zamanının ölçülmesiyle yapılanıdır. Sismik yansıma metodu ses dalgalarının homojen elastik ortamda hareketi teorisinden geliştirilmiştir. P ve S Dalgalarının Özellikleri;
• Boyuna dalgalar "P Dalgası" (primer) olarak adlandırılır. P dalgaları yayılma doğrultusu ile ayni yönde parçacık hareketi oluştururlar.
• "S Dalgası" (seconder) olarak adlandırılan enine dalgalar, yayılma doğrultusuna dik yönde parçacık hareketine neden olurlar. Sıvı ortamda yayılamayan S dalgalarının hızı P dalgalarından yavaştır. Yapılarda hasara S dalgaları neden olur.
Sismik Yöntem
Sığ sondaj kuyularının dibinde dinamit patlatmak veya ağır bir cismi kaldırıp bırakmak suretiyle meydana gelen sarsıntıyı (titreşimi) atış noktasından belirli uzaklarda yerleştirilmiş olan sismometreler (jeofonlar) ve kayıtçılarla kaydettikten sonra elde edilen sismogramlardan yeraltının jeolojik yapısını hesap yoluyla çıkarma işlemine "sismik prospeksiyon" denir.
Temel sismik arama tekniği sismik dalgaların üretilmesi ve kaynaklardan( ekseriyetle kaynağı doğrultulmuş düz bir hat boyunca düzenlenmiş ) jeofon serilerine giden dalgalar için gerekli zamanı ölçmekten ibarettir. Çeşitli jeofonlara geliş zamanları bilgisi ve dalgaların hızlarından, sismik dalga yollarının yeniden oluşturulmasında çalışır.
Yapısal bilgiyi çıkarmada başlıca iki yol vardır;
1. İki kayaç tabakası arasında ara yüzey boyunca olan kırılma yolu (refraksiyon)
2. İki tabakayı birleştiren sınırda yansıtıp yer yüzeyine dönen yansıma yolu (refleksiyon)
Her iki tip için gidiş zamanları kayaçların fiziksel özelliklerine ve tabakaların durumlarına bağlıdır. Sismik aramanın amacı; gözlenen varış zamanları, genlik ve frekans değişiminden, kayaçlar ve özellikle tabakaların durumu hakkında bilgiyi ortaya çıkarmaktır.
Sismik yöntem harcamalar ve çalıştırdığı jeofizikçiler bakımından birkaç faktörden kaynaklanır. Bunlar arasında en önemlileri yüksek doğruluk, yüksek çözüm gücü (ayırım) ve sahip olduğu büyük nüfus derinliğidir.

Sismik Yöntem: Hız Araştırır:
1. Akıntı kanalları, körfezler, göller, lagünler, ayırıcı engeller, tuz ya da şeyl domları ve karstik boşluklar.
2. Denizin karaya doğru ilerlediği (trangressive) ya da gerilediği (regressive) yerler belirlenir.
3. Yeraltı boşlukları.

Sismik Yöntemin Kullanım Alanları

Hidrokarbon aramalarında yer içi kesitinin çıkarılması, yeraltındaki katmanların durumlarının saptanması, herhangi kuyudan elde edilmiş bulguların yanal değişimlerinin saptanması, yeraltının haritalanması ve sonuçta yeni açılacak kuyunun yerinin saptanması
gerekmektedir. Bu amaçla yapılacak tektonik ve stratigrafik çalışmalar sismik yönteme muhtaçtır. Hiç kuşkusuz en sağlıklı ve en doğru bilgi açılan bir kuyudan elde edilir. Fakat
kuyudan elde edilen bilgi haritada tek nokta için düşey yöndedir. Bu bilginin tek noktadan haritanın tamamına taşınabilmesi için sismik yöntemin kullanılması zorunludur. Sismik yöntemler yeraltı suyu aramalarında, büyük binaların, barajların, yolların inşaatında temel kaya derinliğinin belirlenmesinde de önemlidir. Farklı kayaç tipleri arasında düzensiz ara yüzeylerin tanımlanması iyi yapılmadığından, minerallerin doğrudan aranmasında pek az uygulaması vardır. Bununla beraber ağır minerallerin yığışabildiği gömülü kanalların yerinin gömülü kanalların yerinin saptanmasında faydalı olur.

Sismik Kırılma Yöntemi, veri toplama ve değerlendirme açısından oldukça pratik, hızlı ve ekonomik bir yöntemdir. Diğer önemli bir özelliği ise dalga yayınım hızının derinlikle arttığı tabakalı ortamlarda, tabakaların hızlarının ve derinliklerinin yeterli bir doğrulukla bulunmasını sağlar. Sismik Kırılma Yöntemi, yeraltı suyu araştırmalarında, mühendislik amaçlı zemin etütlerinde, özellikle deprem tehlikesinin beklendiği yörede sismik tehlike araştırmalarında yatay ve düşey yönde her bir katman için sismik hızların belirlenmesi ve gerçek tabaka kalınlıkları ve bunların dinamik özelliklerinin elde edilmesinde kullanılmaktadır.
İki Tabakalı Ortam İçin Sismik Kırılma Formülleri
1) Seyahat Zamanı Bağıntısı
zaman(ti) = [{2h1.(V2²-V1²)½}/(V1.V2)] + [x/V2]
Bu bağıntının x’e göre türevini alırsak dt/dx = 1/V2 elde edilir. Bu sonuca göre denebilir ki kritik açıyla kırılan ışınların seyahat zamanını veren bağıntı eğimi 1/V2 olan bir doğru denklemidir. V2>V1 olduğundan 1/V2 ‘nin eğimi 1/V1 ‘den daha düşük olması gerekir.
2) Jeofonlara Varış Zamanlarının Analizi
Arazide ölçü alındıktan sonra kaydedilen varış zamanları yol-zaman (x-t) grafiğinde gösterilir. 2 tabakalı ortam için çıkan grafikte iki tane farklı eğime sahip doğru olacağı için yeraltı hızları V1 ve V2 olan iki tabakadan oluştuğu söylenebilir. V1 ve V2 bu aşamadan sonra belirleneceği için h1 parametresi (ilk tabaka kalınlığı) bulunabilir.
3) Tabaka Kalınlığının Belirlenmesi
Kırılan dalgaların geliş zamanlarından çizilen doğru zaman eksenini kesene kadar uzatılır. Bunun teorik anlamına gelince x=0 uzaklığı için kırılarak gelen dalganın seyahat zamanıdır. Pratikte böyle bir zaman yoktur. Bu zamana kesme zamanı denir ve ti ile gösterilir.
x=0 ise zaman(ti) = [{2h1.(V2²-V1²)½}/(V1.V2)] dir
ve buradan h1 = [ti /2].[(V1.V2)/(V2²-V1²)½] elde edilir. (ti,V1,V2 ‘ye bağlı)
Böylece 2 tabakalı bir ortam için, doğrudan gelen ve kırılarak gelen dalgaların geliş zamanlarını biliyorsak birinci tabakanın kalınlığını ve birincil ile ikinci ortamın hızlarını belirleyebiliriz.
Doğrudan gelen ve kırılarak gelen dalgalar için çizilen doğrular bir noktada kesişmektedir. Bu kesişme noktasına kesişme uzaklığı denir ve xco ile gösterilir. Kesme zamanı ti yerine kesişme uzaklığı xco kullanılarak iki tabakalı ortamlarda birinci tabakanın kalınlığı h1 belirlenebilir.
h1 = [xco/2].[(V2-V1)/(V2+V1)] elde edilir. (xco,V1,V2 ‘ye bağlı)
Böylece 2 tabakalı bir ortam için, kesişme uzaklığı ve ortamların hızları biliniyorsa birinci tabakanın kalınlığı bulunabilir.
Elastik Parametreler
1) Poisson Oranı (µ)
Cisimdeki enine kısalmanın boyuna uzamaya oranıdır. Başka deyişle enine birim deformasyonun boyuna birim deformasyonun oranıdır. Mühendislik jeofiziğinde poisson oranı, etüt sahasındaki zemin ve kayacın suya doygunluk derecelerini aydınlatma açısından önemlidir. Vp ve Vs dalga hızları yardımıyla bulunur. Poisson oranı kesinlikle 0.5 değerini geçemez. Bu oran 0.5’e yaklaştıkça suya doygunluk artar.
2) Young (Elastisite) Modülü (E)
Bir malzemeye kuvvet uygulandığında, malzemede meydana gelen uzamalar elastik sınırlar içerisinde gerilmelerle orantılıdır. Buna Hook Kanunu denir. Cisme bir kuvvet uygulandığında meydana gelen gerilmenin boyuna uzama miktarına Young Modülü (Elastisite Modülü) denir. Mühendislik Jeofiziğinde dinamik elastisite modülü P-S dalgalarının hızlarının yanı sıra birde yoğunluğun bilinmesi ile bulunabilir. Bu modülün birimi kg/cm2 dir.
3) Bulk Modülü (k)
Basit bir hidrostatik basınç altında gerilme-deformasyon oranının ölçüsüdür. Burada gerilme basınç olup, deformasyon cismin hacimce değişme miktarıdır.
4) Kayma Modülü (G)
Cismin şekil değiştirmeye karşı gösterdiği dirençten Kayma modülü S dalga hızı ve yoğunluğun yardımıyla bulunur. Kayma modülü elastisite modülünde bulunması için gereken parametrelerden biridir. Birimi kg/cm2 dir. Kayma modülü özelikle heyelan sahalarında yamaç aşağı etkenden kuvvetin hesaplanmasında, büyük makinaların çalışmaları sonucu ortaya çıkan yüksek miktardaki titreşimlerin etkilerinin, patlatma ve depremin etkisi altında kalan bölgelerdeki yapıların stabilitesi ve güvenliği için bilinmesi gereken önemli bir parametredir.
Arazi Çalışmaları
İnceleme alanında planlanan serimler boyunca karşılıklı atışlarla ölçülen titreşimlerin farklı uzaklıktaki jeofonlara ilk varış zamanı kayıtlar üzerinden okunmaktadır. Bu serimlerde jeofon aralıkları ve offset mesafesi inceleme sahasının durumuna göre kararlaştırılır.
P ve S jeofonları kullanılarak yapılan ölçümlerde, enerji kaynağı olarak 10 kg. ağırlığında bir balyoz ile yerdeki çelik bir plaka üzerine vurulur. P dalgası için gerekli enerji, çelik plaka üzerine 10kg’lık balyozun düşey yönde; S dalgası için gerekli enerji ise zemine açılan bir çukur içine dik olarak yerleştirilmiş çelik plakaya yatay yönde, balyoz darbeleri ile elde edilir. Bu çalışmalar sonunda elde edilen kayıtlardan P ve S dalgalarının kırılma zamanları okunarak zaman-uzaklık (t-x) grafikleri çizilerek, elde edilen hızlar yardımıyla dinamik elastik parametreler belirlenir.
Click the image to open in full size.
ŞEKİL: Sismik Prospeksiyonda kullanılan aletler. Sırasıyla Geometrics SmartSeis (varış zamanları ölçü aleti) ve Sismik Balyoz (sismik titreşim yayan alet)
Bilgisayar Uygulamaları
Varış zamanlarını, zaman-uzaklık (t-x) grafiklerini,Vp-Vs hızlarını ve tabaka modelini bulmak için MS-DOS tabanlı SIP® programı kullanılmıştır.


Elektrik Çalışmalar
Elektrik özdirençlerine göre yeraltında gömülü süreksizlikleri arar. Haritalama yöntemi ile yeraltı süreksizliklerin iki boyutlu izdüşümleri, elektrik kaydırma ile sınırları ve elektriği delgi ile derinlikleri bulunur. Elektrik ölçülerde, doğru akım ya da 0.3 hz'den küçük frekanslı elektrik akımın yerde oluşturduğu gerilimi kullanarak yerin direnci ve kullanılan dizilime göre özdirencini ölçen yöntemdir. Elektrik Yöntem: Özdirenç Araştırır:
1. Sit alanlarının sınırlarını belirlemede,
2. Gömülü kalıntıların yerlerini, derinliklerini, geometrilerini belirleme ve eski kent planını görüntülemede,
3. Tümülüslerin yapısını çıkarma ve kazı yönlendirmede,
4. Yeraltına çizili boş odaların yer ve boyutlarını belirlemede,
5. Eski su yolları ve yeraltı donanımını belirlemede kullanılır.

Doğru Akım Özdirenç (DAÖ) Yöntemi
DAÖ yönteminde, çakılan elektrotlar ile yere akım uygulanır ve diğer noktadaki elektrotlar arasında oluşan gerilim farkı ölçülür (Şekil 1). Ölçülen gerilim farkı, tüm elektrotlar arasındaki uzaklığa ve ortamın jeolojik yapısına bağlıdır.

ŞEKİL: Akım (A ve B) ve gerilim (M ve N) elektrotları ile arazide oluşturulan ölçü sistemi
DAÖ yönteminde ölçülen büyüklük gerilim farkıdır. Ancak veri yorumu için gerilim farkı fiziksel bir büyüklük olan özdirence dönüştürülür.
Bu dönüştürme işlemi, ROa=k.(dV/I) bağıntısı ile yapılır.
Burada I, yere uygulanan akım (amper), k, elektrotların konumuna bağlı geometrik faktör ve dV, ölçülen gerilim farkıdır (volt). Bu bağıntı tekdüze ve izotrop bir ortam için geçerlidir. Gerçekte yer tekdüze değildir ve bu bağıntıdan hesaplanan özdirenç, görünür özdirenç (GÖ) olarak adlandırılır.
Bu yöntemde amaç yer altı yapısını, farklı jeolojik birimlerin farklı özdirençlere sahip olmalarından faydalanarak belirlemektir. Doğru akım özdirenç (DAÖ) yönteminde veri toplama işlemi çok kanallı özdirenç aletleriyle çok kısa sürede ve kolayca yapılabilmektedir. Ölçüm profillerinin konumu ve uzunluğu, ölçü noktalarının yerleri de aranan yapının vereceği yanıtı etkilemektedir. Bu nedenle bunların seçimi oldukça önemlidir.
Click the image to open in full size.
ŞEKİL Çok kanallı özdirenç aletleri. Sırasıyla McPhar Ampermetresi ve Voltmetresi
Ölçülen veriler yer altının özdirenç değişimi hakkında bilgi vermek amacıyla yapma kesitler olarak sunulabilir. Bu tip veri sunumunda yatay eksen uzaklık, düşey eksen görecel derinlik olmak üzere elde edilen veriler konturlanır. Bu tip veri sunumu ölçü alanı hakkında nitel yorum yapma imkanı verir. Aranan yapıların gerçek konumları ve özdirençleri (nicel yorum) uygun veri işlem teknikleri sonucu belirlenebilir. Ters çözüm olarak adlandırılan bu işlemler sonucunda yer altı yapısını gerçek değerleri ile gösteren yer elektrik kesitleri elde edilir.
(DAÖ)’nün Kullanım Alanları

Jeotermal enerji, arkeojeofizik, zemin etütleri, endüstriyel hammadde, petrol ve doğalgaz, kömür, masif cevher, yeraltı suyu ve çeşitli jeolojik yapısal sorunlara yönelik araştırmalarda uygulanmaktadır.
Diğer Elektrik Yöntemler ve Kullanım Alanları
1) Doğal Gerilim (SP) Yöntemi
Bir çift elektrot, bir multimetre ve yeteri kadar kablodan oluşan ekipmandan ibarettir.
Uygulamalı jeofiziğin jeoelektrik yöntemlerinde yer içine akım göndermeden işleyen, doğal elektrokimyasal, elektrofiltrasyon gibi olayların oluşturduğu yer içi akım akışının doğal alanını ölçen yöntemdir. Sığ madenlerin aranmasında, zemin ve sıcaksa etütlerinde, fay ve kırık kuşaklarının belirlenmesinde kullanılır.
2) İndüklen Polarizasyon (IP) Yöntemi
Metalik maden aramalarında yoğun olarak uygulanan bir yöntemdir. Kayaçların elektrik özelliklerinin zaman ve frekansla değişmesine bağlı olarak yapılan uygulamalar, özellikle sülfürlü cevher, grafit, petrol ve doğalgaz, endüstriyel hammadde aramalarında kullanılır. Sistem, yüzeyde kuyu içinde ve arazi numuneleri üzerinde ölçü almaya elverişlidir.
Elektrod Dizilimleri
Rezistivite çalışmalarında en yaygın olarak kullanılan elektrod dizilimleri;
• Schlumberger elektrod dizilimi
• Wenner elektrod dizilimi
• Dipole-Dipole elektrod dizilimi

1) Schlumberger Elektrod Dizilimi
Bir orta noktaya göre simetrik olarak yerleştirilen akım ve potansiyel elektrodlarının oluşturduğu dizilime denir. (Şekil 3.1) Burada, potansiyel elektrodlar akım elektrodlarına kıyasla birbirine daha yakındır. Akım elektrodları arasındaki mesafe AB ve potansiyel elektrodlar arasındaki mesafe MN ise Schlumberger diziliminde AB>5MN ilişkisi sağlanmaktadır.
2) Wenner Elektrod Dizilimi
Bütün elektrodlar arasındaki uzaklık birbirine eşittir ve genelde bu elektrod açıklığı a ile gösterilir. Wenner elektrod dizilimi bir profil boyunca kaydırılarak ölçüler alınır. Daha sonra elektrod açıklığı artırılarak profil boyunca işlem tekrar edilir.
3) Dipol-Dipol Elektrod Dizilimi Bu dizilimde akım ve potansiyel elektrodları bağımsız hareket etmektedir. Burada potansiyel elektrodları ile akım elektrodları arasındaki uzaklık çok büyük olabilir. Böylece çok daha derinden bilgi alınabilmekte ancak derin araştırmalar için akımın şiddeti çok büyük olmalıdır.

Gravite Çalışmaları
Gravite, yanal veya yatay olarak yeraltının yoğunluğunun değişmesiyle oluşan gravite ivmesinin değişimini inceler. Manyetik ise yer altındaki kütlelerin süseptibilitelerinin farklılıklarından ileri gelen manyetik alandaki değişimleri incelemektedir.
Gravite Yöntemi
Yer altının farklı yoğunluktaki kayaçlardan oluşması nedeniyle yeryüzünde ölçülen yer çekimi ivmesi (g)'de küçük değişimler meydana gelir. Bu değişimlerin yeryüzünde gravite aletleri ile ölçülerek elde edilen ölçülerin yorumlanması gravite yönteminin esasını teşkil eder. Buradan da anlaşılabileceği gibi yer altındaki aranan kütlenin yoğunluğunun kendisini saran yan kayaç kütlesininkinden farklı olması gerekir. Ayrıca yer altındaki kütleler yatay tabakalar durumda ise yoğunlukları farklı bile olsa gene gravite yöntemi ile bir netice elde edilmez. Bu da bize yoğunluk değişiminin yatay yönde olması gerektiğini gösterir. ŞEKİL (Bir Gravite Çalışması)
Gravite Yöntemi: Yoğunluk Araştırır:
1. Sit alanı sınırlarını belirlemede,
2. Yeraltı boşlukları, gömülü odalar, yer, boyut ve derinlikleri belirlemede,
3. Tümülüs araştırmalarında kullanılır.
Gravimetreler
Gravite yönteminde ölçüler Gravimetre olarak isimlendirilen aletlerle alınır. Ölçümler Mutlak veya Bağıl olarak alınırlar. Değişik türde gravimetreler vardır. Gravimetreler genel olarak astatik olmayan ve astatik diye ikiye ayrılırlar Astatik olmayan gravite aletleri: Sarkaç ve burulma “Tortion” terazisi bu tür gravite aletlerine örnek teşkil ederler. Bu aletlerin duyarlılıkları detay ölçümler için yeterli değildir. Burulma terazisi ilk defa petrol amaçlı bir etüd içinde kullanılmıştır.
Astatik gravimetreler: Modern gravite aletleridir. Worden-Master ve LaCosta-Romberg türünden aletler örnek teşkil ederler.
Worden Gravimetresi
Worden gravimetresinin esas kısımları kuvarstan yapılmıştır. Son derece pahalı bir alet olup piyasa değeri 20.000 € civarındadır. Aletle 0,01 mgal’e kadar değişimler ölçülebilir. Aletin kadranı 60 mgal’lik farkları ölçebilir. En altta ölçü aletinin üstüne konacağı içinde baloncuk bulunan alüminyumdan yapılmış bir taban bulunmaktadır. Baloncuk ortaya gelecek şekilde hizalanır ve zemine iyice yerleştirilir. Gravimetre bu tabanın üstüne düzgün bir şekilde yerleştirilir. Piller bölgelerine koyulur. Gravimetrenin ayaklarını sağa-sola çevirerek gravimetrenin tepesinde bulunan baloncuklar dengeye getirilir. Alet ON konumuna getirilir ve ortada bulunan noktadan bakılır. Bu noktanın içinde bulunan kuvars tel sarı ince parlak bir teldir. Bu tel ekvator hizasına gelene kadar soldaki düğme çevrilir. Telin orta hizasını aldığı yerde alet kapatılır ve ölçülen değer SKALA cinsinden yazılır.

ŞEKİL: Worden gravimetresinin normal ve şematik görünümleri
Gravite Ölçmelerine Uygulanan Düzeltmeler
1. Enlem düzeltmesi (gØ): 0,812.sin2Ø mgal/km
2. Serbest hava düzeltmesi (gh): 0,3086 mgal/m
3. Bouguer (Plaka) düzeltmesi (gp): 0,0419.RO.h mgal/m
4. Topografik (Teren) düzeltmesi (gT)
5. Gel- Git düzeltmesi
Yukarıdaki tüm düzeltmeler yapılarak elde edilecek gravite değeri şu formülle bulunur;

g = dgölç ± gØ ± (gh-gp) + gT (Bouguer Anomali Değeri)
Nettleton Yoğunluk Tayini Metodu
Bu yöntemin uygulanması için etüt alanında bir vadi veya tepeyi kesen bir profil seçilir. Bu profil üzerinde tespit edilen noktalarda gravite ölçüleri alınır. Bu ölçüler drift değerlerinden arındırılır. Eğer profil D-B istikametinde değilse enlem düzeltmeside yapılır.
Ölçü değerlerine aşağıdaki formül uygulanarak profilin gravimetri anomalisi elde edilir;
gRO = g + (0,3086-0,0419.RO).ROh + gT
Ancak bu formülde RO bilinmemektedir. Bunun için RO’ya çeşitli değerler verilerek birçok anomali elde edilir. Sonra bu anomaliler aynı koordinat sistemine grafiklenir. Eğer yer altında bozucu bir kütle yoksa düz olan anomali bir doğrudan ibaret olacağından, bulunan grafikteki anomalilerden doğruya yakın olanın yoğunluğunun aranılan yoğunluk olduğu kanaatine varılır.
Yoğunluk hesaplamalarının aşırı hassas yapılmasına gerek duyulmazsa Topografik düzeltme yapılmayabilir

Manyetik Çalışmalar
Dünya, etrafı mağnetik alanla çevrelenmiş büyük küresel bir mıknatıs gibi davranır. Dünya mağnetik alanı, kuzey ve güney kutupları olan, merkezde yerleşmiş bir dipol mıknatıs çubuk olarak tanımlanır. Dünyanın dönüş ekseni ile dipolün ekseni arasında yaklaşık olarak 11 derece fark vardır. Bu kuzey ve güney coğrafi kutuplarla, mağnetik kutupların üst üste gelmediğini gösterir. Herhangi bir noktadaki yer mağnetik alanı, ölçülen bileşen ve yön ile belirtilir. Sıklıkla ölçülen parametreler Mağnetik Deklinasyon D, Yatay Bileşen H, ve Düşey Bileşen Z dir. Bunlarla mağnetik alanın diğer tüm parametreleri hesaplanabilir.

Mağnetik alan değişik yerlerde değişik değerlerdedir. Mağnetik alan zamana ve yere göre değişir. Bu düzensiz değişimi bulabilmek için birçok yerde birçok mağnetik ölçüm yapmak gerekir. Bununla beraber mağnetik alanda bazı düzenli değişimler de vardır. Mağnetik kutuplarda düşey bileşen dip=90 derece, yatay bileşen 0 derecedir ve pusula mağnetik deklinasyonu göstermez. Kuzey uç, kuzey mağnetik kutupta aşağı doğru, güney kutupta yukarı doğrudur. Mağnetik ekvatorda düşey bileşen veya inklinasyon sıfırdır. Mağnetik ekvator dünyanın coğrafi ekvatoruna benzemez sabit değildir fakat çok yavaş değişir.
Manyetik Yöntem
Manyetik, yer altındaki kütlelerin süseptibilitelerinin farklılıklarından ileri gelen manyetik alandaki değişimleri incelemektedir.
Manyetik yöntem Arkeojeofizikte yerdeki gömülerin ayrı mıknatıslanma özelliklerinden kaynaklanan magnetik belirtilerinden tanınmasına dayanır. Özellikle geçmiş uygarlık kalıntıları olan kireç ve demir ocaklarının, ateş yakma yerlerinin, mıknatıslanabilir metallerin gömülü oldukları yerlerin bulunmasında son zamanda magnetik alan ölçümü yerine, değişimi (gradiometer) ölçülmektedir.
Eski mıknatıslanma (archeomagnetism) kalıntı yaşı belirleme yöntemidir. Kilden ve demirden yapılma malzemeler, yapıldığı zamandaki yer magnetik alanın yönünü kazanır ve şiddetinden etkilenir. Bu gibi malzemelerde mıknatıslanma yönlerini bulup, bunu yer magnetik alanının hangi tarihte, hangi yönde olduğunu gösteren çizelgelerle karşılaştırarak uygarlık yaşını bulmada kullanılır.
Malzemelerin mıknatıslanma özellikleri, yer magnetik alanı içinde ve onun etkisiyle mıknatıslanmış toprak taş ve demirli nesnelerle etkiyle mıknatıslanmış denir. Bunlarda magnetik alan kaldırılınca mıknatıslanma özelliği yok olur. Pişirilmiş kil, yakılmış ya da ısıtılmış taş soğumakta iken, kimyasal bozuşmaya uğrarken ya da çökelirken gereç, o günkü magnetik alanın yönünü alır. Daha sonra magnetik alan değiştiğinde kazanmış oldukları mıknatıslanma özelliğini korurlar. Bunlara kalıcı mıknatıslanma (remanent) denir. Doğanın kendi kimyasal gelişme süreciyle ve organik ayrışma ile ya da insan etkilerinin sürdüğü yerlerde hematitten, mıknatıslanma özelliği daha çok olan magnetite ya da maghemite dönüşler görülür. Sonuçta bu gibi yerlerde yüksek mıknatıslanmalar gözlenir. Dolayısıyla yüzey toprağın, yanmış evlerin, pişirilmiş taş ve toprağın, çöplüklerin, ocakların mıknatıslanması yüksek görülür.
Magnetik Yöntem: Mıknatıslanma Araştırır:
1. Kalıntı yeri, eski kil üretim ocak ve fırınlarını,
2. Uygarlık yaşı belirlemesinde kullanılır.
Yer Mağnetizmasındaki Ölçü Aletleri
1) Fluxgate Mağnetometresi (Akı Ölçer)
İki bobinden oluşur. Bobinlerden biri diğerine göre ters sarılmıştır. Bu iki bobine alternatif akım (A.C) verildiğinde berlirli bir mağnetik doygunluğa ulaşırlar fakat bu doygunluk tam doygunluk seviyesinde değildir. Arz mağnetik alanı kendi yönündeki bobini tamamen doygun hale getirirken diğerine etki etmez. Böylece iki bobin arasındaki fark, indüksiyon elektro motor kuvvetini oluşturur. Bundan faydalanarak Mağnetik Alanın F (Kuvvet) bileşenini tespit edebiliriz.
Click the image to open in full size.
ŞEKİL: Fluxgate mağnetometresinin sırasıyla normal ve şematik görünümü
2) Proton Mağnetometresi
Su içerisinde kendi enerjilerinden dolayı rastgele dizilmiş olan protonlara mağnetik alandan daha büyük bir mağnetik alan uygulanır (bobin yardımıyla). Uygulanan alan sonucunda protonlar uygulanan alan doğrultusunda yönelirler (bir dipol gibi). Bu sayede su veya hidrojen içindeki protonların titreşim frekansından yararlanılarak mağnetik alan tespit edilir.
Click the image to open in full size.
ŞEKİL: Proton mağnetometresinin sırasıyla normal ve şematik görünümü


Elektromanyetik Çalışmalar
Maddelerin elektriksel ve manyetik yapılarını, bunların sebep olduğu kuvvetleri, parçacıklarla ve birbirleriyle olan etkileşimlerini inceleyen fiziğin dalına genel bir ifadeyle elektromanyetizma adı verilir. Elektrik kuvveti ve manyetik kuvvet birbirleri ile ilişkilidir. James Clerk Maxwell , 1873'de elektrik ve manyetik kuvvet alanlarının uyduğu eksiksiz denklemleri bulmayı başardı ve böylece günümüzde elektromanyetizma denilen kuramı elde etmiş oldu.
Elektromanyetik Yöntem
Jeofizikte kullanılan elektromanyetik yöntem ile yapay olarak oluşturulan elektromanyetik alan etkisi altındaki yeraltı yapısının elektriksel davranışı incelenir. EM araştırmalarında bir bobinden geçirilen alternatif akımların yarattığı birincil elektromanyetik alan kullanılmaktadır. Yer içinde bulunan iletken yapılar ikincil elektromanyetik alan yaratır ve bu ikincil alan alıcı bobinlerle kaydedilir. Birincil ve ikincil elektomanyetik alanlar arasındaki fark yer içi hakkında bilgi sağlar. Henüz tümüyle okside olmamış eski metalik parçaların, eski ocak gibi magnetik belirti veren yerlerin, aynı işareti veren güncel metalik çöplüklerden ayırt edilmesinde, mezar içlerinde metalik parça olup olmadığını anlamada kullanılır. Yeraltı radarı (ground proping radar) arkeolojide kullanılan en yeni elektromagnetik aygıttır. Yüksek frekansta yollanan dalgaların yeraltındaki süreksizliklerden yansıma hızını ölçerek, adeta yeraltını görüntüleyen bu yöntemin uygulamasını sınırlayan etmenler, yüzey iletkenliği ya da kil katmanının alttan gelecek bilgileri örtmesidir. Sığ mezarların, sütunların, temellerin bulunmasında başarılı olmuştur. Yeraltına bakan radar, çoğunlukla hacim içindeki su oranı değişiminden kaynaklanan, yerin dielektrik özelliklerini haritalar. O nedenle yeraltı radarları metal ya da metal olmayan dielektrikle ayrılıklarına duyarlıdır. Esas olan elektromagnetik darbenin süreksizliğe gidip gelme yansıma zamanını ölçer.
Elektromanyetik yöntemin avantajları; yüksek dirençli ara katmanı indüksiyon ile geçerek yalıtkan altından bilgi edinmesini sağlar. EM yöntemlerin en büyük avantajı ise yatay katmanlı ortamlardaki katman ardalanmalarının boyuna özdirenç vermesidir.
Elektromagnetik Yöntem: İletkenlik Araştırır:
1. Gömülü definelerin yer, derinlik ve boyutlarını,
2. Yeraltındaki eski ve tesisatların uzanımlarını belirlemede kullanılır.
Meyil Açısı Teknikleri
Bu teknik iki şekilde adlandırılır. Birincisi “tilt açısı” diğeri ise “dip açısı”dır.
İkisi arasındaki fark;
dip açısı > polarizasyon düzleminin
tilt açısı ise > elipsin büyük ekseninin yatayla yapmış olduğu inklasyon açısıdır.
Meyil açısı tekniklerinde yapay biçimde oluşturulan primer alanlar için verici olarak, halka kullanılır. Bunun için gerekli değişken akım jeneratörlerden elde edilir. İletken zonun özelliklerine bağlı olarak birkaç uygulama şekli vardır.
1) Paralel Hat Yöntemi
Bu yöntem portatif verici ünitesine gereksinme gösterir. Bir alıcının bulunacağı yer, düzlemine uzanacağı şekilde yönlenen bir düşey halkadır. Yani alıcıdaki ölçü noktası düşey halkanın düzleminden geçmelidir. Ölçü paralel hat çifti boyunca aynı anda karşılıklı olarak hareket eden alıcı ve vericilerle yapılır.
2) Sabit Verici Yöntemi
Bu yöntemde verici halka sabit bir konumda tutulur. Alıcı, ölçü hattı boyunca hareket ettirilir. Düzenli aralıklarla “meyil açısı” ölçüleri yapılır. Alıcı yerinin verici düzleminden geçmesi için vericinin her ölçüde alıcının bulunduğu noktaya yönlenmesi gerekir. Verici ile alıcı arasındaki uzaklığa göre çeşitli jeneratörler kullanılır.
3) Shoot Back Yöntemi
İlk yöntemlerde arazi engebeli ise zorluklar çıkabilir. Alıcı, verici eksenin yukarısında veya aşağısında ise yanlış yönlenmeden dolayı yanlış meyil açıları ölçülür. Prospeksiyonda bu güçlüğü yenmek için başka bir sistem düşünülmüştür. Bu yöntemde alıcı ile verici aynı profil üzerine konur ve ölçüler hat boyunca düzenli aralıklarla yapılır. Verici primer alan gönderirken alıcıyı profil hattına döndürmek suretiyle meyil açısı ölçülür. Sonra alıcı ve vericinin işlevleri ile görevleri değiştirilir. Yer altında iletken kütle olması halinde son ölçü ilki ile aynı olur. Böyle bir durumda iki ölçü birbirinden çıkarılır ve aradaki fark anomaliyi oluşturur.
4) AFMAG Yöntemi
Doğal elektromanyetik alanları kullanan önemli bir meyil açısı yöntemidir. Ses frekansı denilen geniş bir frekans bandındaki (1-10000 c/s) manyetik alanlardan yararlanır. Atmosferdeki yıldırımlar tesiri ile doğal bir primer alan meydana gelir ve oldukça zayıftır. Fakat belirli frekanslara ayarlı alıcılarla ortaya çıkarılabilir. İyi bir iletkenin etrafı hariç genellikle düşey bileşen yataya kıyasla düşüktür. Bu sebepten AFMAG alanı tilt açısı tekniği ile bulunabilir. Alıcı genel meyil açısına çok benzer. Fakat primer alan şiddetindeki rastgele değişimler tek bir bobinle minimum yerin saptanmasını olanaksız kıldığından konvansiyonel meyil açısı alıcısından değişikliğe uğratılmıştır.
5) VLF Yöntemi
Deniz ve havacılık sistemleri tarafından yayınlanan VLF sinyalleri EM prospeksiyonda kaynak olarak kullanılırlar. Temel manyetik alan bileşeni AFMAG sinyaline benzer şekilde yataydır ve teorik olarak anten direğinin etrafındaki eşmerkezli çemberlere teğettir. Bunun sonucu olarak AFMAG ‘dan doğrultu olarak daha düzenlidir.
Keşif Elektromanyetiği
Elektromanyetik yöntemde en yaygın olarak kullanılan ölçüm aleti keşif elektromanyetiğidir. Keşif elektromanyetiği alıcı-verici olmak üzere 2 kısımdan oluşur. Alıcıda 1khz low-high ve 5khz low-high olmak üzere 4 değer ölçülür. Alıcıdan değer ölçmek için kulaklık değer ölçümetresindeki sesin minimuma gelmesi beklenir. Verici ise alıcıdan istenen frekans ayarlanarak yere paralel tutulur. Keşif elektromanyetiği ile ölçüm 2 kişi ile rahat yapılabilmektedir.
Click the image to open in full size.Click the image to open in full size.
ŞEKİL Keşif elektromanyetiğinin sırasıyla alıcı ve verici kısımlarının görünümü

Doğal Potansiyel Yöntemi (Self Potential)
Elektrik yöntemler içerisinde yere akım göndermeden uygulanan tek yöntemdir. Yöntemin esası, yer içinde doğal olarak bulunan akımların akışını incelemektir. Doğal elektro kimyasal olayların oluşturduğu yer içi akım akışının doğal alanını ölçen bu yöntem jeofizik literatürde “self potential method” olarak adlandırılır. Türkçede bu yönteme İngilizcedeki karşılığına yakın olan “doğal gerilim yöntemi” adı verilir. Yöntemin kaynağını oluşturan olay incelendiğinde bu yöntem, yer içindeki doğal bir polarizasyondan (uçlaşmadan) yararlanmaktadır. Doğal polarizasyonu meydana getiren yeraltı mekanizmaları değişik özellikte olup bunların her biri tek başlarına ortaya çıkabileceği gibi, bir kaçının birlikte oluşması da beklenmelidir. En etkili polarizasyon oluşumu mineralizasyon ortamlarında gözlenmektedir.

Doğal polarizasyon (SP) olayını yaratan nedenler yer altının jeolojik yapı ve koşullarına bağlılık gösterir. Genel olarak, yer altı jeolojik birimlerindeki mevcut farklılıkların ve yer içinde bazen birlikte oluşan çeşitli fiziksel olayların ortaya koyduğu doğal polarizasyon (SP) gerilimleri, yer yüzünde toplamsal bir etki olarak ölçülür.

SP yöntemi uygulandığı ilk yıllarda yalnızca maden arama jeofiziğinde kullanım alanı bulmuşken günümüzde bir çok jeolojik problemin çözümünde uygulanan bir yöntem olmuştur. Ayrıca, mühendislik jeofiziği, depremlerin önceden belirleme çalışmaları, jeotermal enerji kaynaklarının araştırılması gibi çalışmalarda da sıklıkla kullanılan bir yöntemdir. Kuyularda ölçüm ve formasyon sınırları hakkında önemli bilgilerde vermektedir.
SP yöntemi, jeofizikte kullanılan diğer yöntemlere göre, kullanılan cihazların maliyeti, ekonomiklik, uygulama sırasındaki işçilik ve ilerleme hızı bakımından avantajlar sağlamaktadır. Araştırma derinliğinin 70-80m civarında olması önemli bir dezavantaj oluşturmaktadır.
Yeryüzünde ölçülen SP değerleri cevherin elektriksel özelliklerine, büyüklüğüne ve derinliğine bağlı olarak değişir. 500-1000mV ‘a kadar değerlerin ölçüldüğü gözlenmiştir. Doğal polarizasyon (SP) verilerinde topografik bozucu etkilerin, zamanla değişen elektriksel alanların (tellürik akımlar gibi) maskeleyici etkisinin ve yerden ileri gelmeyen diğer yapay elektriksel gürültülerin ayıklandığını veya bunların en aza indirildiğini varsaydıktan sonra değerlendirme aşamasına geçilebilir.
Doğal Potansiyel Kaynakları
SP yöntemi, doğal elektro kimyasal olaylar sonucu meydana gelen yer içindeki akım akışının doğal alanını ölçen bir yöntemdir. Yer içinde kendiliğinden oluşan yer potansiyellerinin oluş mekanizmalarına bağlı olarak elde edilen verilerin değerlendirilmesi ile sonuca ulaşılır. Doğal potansiyeller mekanik veya kimyasal olaylar sonucunda oluşurlar. Bu oluşuma neden olan başlıca faktörler aşağıda maddeler halinde sıralanmıştır.
• Mercek tipi olan sedimanter maden yataklarındaki metallerin konsantrasyonları
• Boru hatlarının aşınması
• Yer altı sularının hareketleri
• Metalik maddelerle temas halindeki elektrolitik solüsyonların konsantrasyon farkları, çözeltilerle temas eden materyallerin kimyasal farkları, elektro kinetik akış potansiyeli
• Topografya
• Yer altında veya yüzeye yakın yerlerde bulunan metalik cisimler, civarda bulunan elektrik santralları, iletim hatları, elektrikle çalışan motorlar
• Jeoloji
• Organik materyalin bioelektrik aktivitesi
• Sülfürlü minerallerin etkilenmesi
• Mineral içeren kayaçların jeolojik kontaklarındaki özelliklerdeki değişmeler
• Yer altı akışkanlarındaki termal ve basınç gradientleri
Doğal Potansiyel Yöntem Ölçü Teknikleri
1) Yatay Kaydırma Ölçü Tekniği
  • Gradyent Dizilim: Bu dizilim türünde, bir doğrultu boyunca sabit aralıklı olarak birinci ve ikinci noktalara yerleştirilen bir çift elektrot arasındaki gerilim farkı ölçülür. Ölçünün ikinci aşamasında ilk noktaya konulan elektrot bu kez ikinci noktaya, ikinci noktaya konulan elektrot ise üçüncü noktaya yerleştirilir ve yine iki nokta arasındaki gerilim farkı ölçülür. Bu tekrarlamalar aynı şekilde yapılarak ölçü doğrultu boyunca alınır. Bu dizilimin kullanılması ile alınan SP ölçü değerleri iki ölçü noktası arasına yazılır. Bütün SP ölçü tekniklerinde olduğu gibi burada da potansiyel elektrotları yerde hazırlanan çamur içine konulur. Bu dizilim türünde dikkat edilecek olunursa iki elektrotta aynı anda hareket ettirildiğinden elektrotlar arası dengenin sağlanabilmesi için elektrotlar çamurlu çukurlar içine yerleştirildikten sonra kısa bir süre beklemek gerekir.
  • Kurbağa Atlaması Dizilimi (Leap-Frock): Yatay kaydırma ölçü tekniğinde kullanılan bir başka dizilim türü kurbağa atlaması dizilim türüdür. Bu dizilimde ilk ölçü sırasındaki birinci ve ikinci elektrotlar arasındaki gerilim farkı ölçülür ve iki nokta arasına yazılır. Ölçünün ikinci aşamasında ikinci noktadaki elektrot sabit kalırken birinci noktadaki elektrot üçüncü noktaya yerleştirilir. Bu durumda da ölçü alınır ve yine ölçüm sonucu orta noktaya atanır. Bu dizilim iki elektrotunda aynı anda hareket etmemesinden dolayı daha avantajlıdır.
ŞEKİL: Kurbağa atlaması diziliminin şekil ile ifadesi
2) Baza İndirgeme Ölçü Tekniği
Bu ölçü tekniğinde sıklıkla kullanılan dizilim türü Toplam Alan Dizilimidir. Bu dizilimde, ölçünün ilk aşamasında bir elektrot, seçilmiş ölçü doğrultusunun başlangıcında seçilecek bir baz noktasında sabit kalacak şekilde, hazırlanmış çamurlu çukur içine yerleştirilir. Eldeki uzun bir kablo yardımıyla ölçü doğrultusu üzerindeki her bir nokta ile baz noktası arasındaki gerilim farkları sırasıyla ölçülür. Ölçülen değerler hareketli elektrotun konulduğu noktaya atanır.
SP Ölçü Gereçleri
SP ölçümlerinde basit gereçler kullanılır. Bunlar;
• Bir adet sayısal multimetre
• İki adet polarize olmayan seramik veya PVC’den yapılmış potansiyel elektrot
• Potansiyel elektrotların içine doldurulacak olan bakır sülfat çözeltisi. (Mavi renkte)
• Birkaç keser
• Dışı yalıtılmış şekilde yeterli miktarda akım kablosu
Click the image to open in full size.Click the image to open in full size.
ŞEKİL: Sırasıyla potansiyel elektrotların ve multimetrenin görünümü
SP Anomalilerinin Nomogram Yardımı İle Değerlendirilmesi
Bir bölgeye ait SP anomali haritasından A-A ´ doğrultusunda bir kesit alınır. Kesit alınacak noktaların seçiminde, eğrileri en çok kesen iki nokta arasının belirlenmesi en uygun olanıdır. Alınan kesitten SP anomali eğrisi çizilir. SP anomalisinden Vmax ve Vmin noktaları belirlenir. Vmax ve Vmin arasındaki mesafe “d” bulunur. ŞEKİL (Örnek SP Anomali Haritası)
|Vmin|
——— = ? bulunur. Nomogram üzerinde bulunan değer işaretlenir.
|Vmax|
Yer altındaki yapı küre veya silindir olarak kabul edilerek, nomogram üzerindeki kesikli ya da düz çizgi göz önüne alınır. Nomogram üzerinde sırasıyla alpha, h ve xo değerleri bulunur.
alpha = Polarizasyon açısı (°)
h = Cevherin merkezinin yüzeyden olan derinliği (m)
xo = Po ile O noktası arasındaki uzaklık (m)
Po: Sıfır gerilimin gözlendiği nokta
P: Yer yüzündeki ölçü noktası



__________________

Konu asparagas tarafından (05-11-2007 Saat 13:16 ) değiştirilmiştir..
asparagas Ofline   Alıntı ile Cevapla