SİSMİK PROSPEKSİYON DERS-1 PROF. DR. HÜSEYİN TUR

JEOFİZİK NEDİR?

Jeofizik Mühendisligi Jeofizik Mühendisligi kavramı Jeofizik Bilimi’nin gerçeklerinden yola çıkılarak açıklanır. Dünya’da bilim ve teknolojinin en kapsamlı ansiklopedilerinden biri olan McGraw Hill Encyclopaedia of Science and Technology, Jeofizik mühendisliginin temel bileseni olan Jeofizik mühendisligi araştırmasını (geophysical exploration) söyle tanimlar: Jeofizik: Matematik ve fiziğin temel ilkelerinden yararlanılarak su küre ve atmosferi de içerecek biçimde yerkürenin, diğer gezegenleri ve ayın araştırılması olarak tanımlanabilir. “Pratik uygulamalar amacıyla Yerküre’nin fiziksel özelliklerinin ölçülmesi, bu ölçümlerin işlenmesi ve yorumlanması. Çoğu jeofizik arastırmalar ticari açıdan önemli petrol, dogal gaz ve diger mineralleri bulmak için yapılır, jeofizik çalışmalar ayrıca yolların, inşaat yapılarının, barajların, tünellerin, nükleer güç santrallerinin ve diger yapıların temel araştırmalaıi için yerin doğasının önceden belirlenmesini kapsayacak biçimde mühendislik konularını, depremleri, jeotermal alanları, su kaynaklarını ve arkeolojik alanları araştırmak için de yapılır.”

JEOFİZİK Yer Fiziği Uygulamalı Jeofizik Sismoloji UYGULAMALI JEOFİZİĞİN ARAŞTIRMA ALANLARI Arama Jeofiziği Mühendislik Jeofiziği Çevre Jeofiziği Yeraltı Suyu Jeofiziği Arkeojeofizik Adli Jeofizik

Uygulamalı Jeofizikte Amaç ve Yöntemlerin Gerçekleştirilmesi Jeolojik Problemin Tanımlanması Araştırma Yönteminin Tasarlanması Arazi Verisinin Toplanması Data (Veri) Ayıklanması Model Oluşturulması Modelin Yorumlanması Rapor Yazımı

Uygulamalı Jeofiziğin Başlıca Yöntemleri Sismik Elektrik Elektromanyetik Gravite Manytik Yer Radarı

1. GİRİŞ Sismik Prospeksiyon Ve Önemi Herhangi bir enerji kaynağı ile (Sığ sondaj kuyularının dibinde dinamit patlatmak, ağır bir cismi kaldırıp yere bırakmak veya bir vibosismik kaynak ile oluşan titreşimi (sarsıntıyı), atış noktasından belirli uzaklıklarda yerleştirilmiş olan alıcılar (jeofonlar) ve kayıtçı sistemleri ile kaydettikten sonra elde edilecek sismogram (sismik kesit) adı verilen kayıtlarlardan yeraltının jeolojik yapısını hesap yoluyla ortaya çıkarma işlemine “Sismik Prospeksiyon” denir. Sismik yöntem, ekonomik ve çalıştırdığı jeofizikçiler bakımından büyük bir farkla en önemli jeofizik yöntemidir. Bu yöntemin diğer jeofizik yöntemlere olan üstünlüğü birkaç faktörden kaynaklanır. Bunlar arasında en önemlileri yüksek doğruluk ve çözüm gücü (ayırım) ve sahip olduğu nüfuz derinliğidir.

Sismik yöntemin yaygın kullanım alanı esas olarak petrol aramasında olur. Açılacak petrol kuyusu yerlerinin saptanması çok nadir olarak bu yönteme başvurmaksızın yapılmış veya hiç yoktur. Sismik yöntemler ayrıca yeraltısuyu araştırmalarında, büyük binaların, barajların, tünellerin inşasında temel kaya derinliğinin belirlenmesinde de önemlidirler. Karada ve denizde fay hatlarının ve petrol içeren yapıların belirlenmesinde temel yöntem olarak kullanılır. Ayrıca ağır minerallerin yığışabildiği gömülü alan ve kanalların yerinin saptanma sında faydalı olur. Deprem dalgalarıyla yerin yerin iç çekirdeğine kadar olan derinlikleri incelemek mümkün olduğuna göre, sismik dalgalarla oldukça derinde bulunan tabakaları incelemek olanaklıdır. Arama sismiğinin (Prospeksiyon sismiği) sismolojiden en önemli farkı yapay kaynak kullanılmasıdır. Arama sismiğinde enerji kaynakları kontrollü ve hareketlidir.

Sismik Yöntemin Tarihçesi Sismik yöntemlerin teorisinin gelişimi yeterli duyarlılıkta kayıt yapabilen aletlerin gelişiminden daha öncedir. Araştırma sismiği uygulamalarının temelini deprem sismolojisindeki uygulamalar oluşturur. 1845 yılında sismik hızların ölçülebilmesi için Mallet tarafından ilk yapay deprem deneyleri yapılmıştır. Tabaka ara sınırlarındaki sismik dalga kırılma ve yansımaları için Knott tarafından geliştirilen teori Zoeppritz ve Wiechert tarafından 1907 yılında yayınlanmıştır. 1900’ lu yılların başında, Reginald Fesseden (Boston’da Denizaltı Sinyal Şirketinin Şef Fizikçisi) deniz suyu derinliğini ölçmek ve buz dağlarını belirlemek için ses dalgalarını kullandı. 1913’ de onun icat ettiği sismik aletler Framingham yakınında (Massahusetts) yer formasyonları içerisindeki hem kırılma ve hem de yansımaları kaydetmek için kullanıldı. Eylül 1917’ de U.S. patent ofisi “Demir Madenlerinin Yerlerinin Belirlenmesi için Yöntem ve Aletler” için bir patent yayınladı (SEG). Birinci Dünya savaşı sırasında, Ludger Mintrop Alman ordusu için müttefik kuvvetlerin savaş toplarının yerlerini belirlemek için taşınabilir bir sismograf icat etmiştir. Müttefik bombardımanlarına karşı pozisyonlarda yer titreşimlerini kaydederek, Mintrop çok doğru bir şekilde bomba atış lokasyonlarını hesaplayabilmiştir. Öyle ki, bir Alman silahından ilk atış karşı hedefi tam olarak vurmuştur (Petty, 1976). Almanlar, titreşimlerin içinden geçtiği jeolojik formasyonların içerisinde değişen hızların uzaklık hesaplamalarında hatalara neden olduğunu ve jeoloji ile ilgili belirli kabullerin uzaklık hesaplamalarında yapılmasının zorunlu olduğunu keşfetmişlerdir. Savaştan sonra, Mintrop taşınabilir sismograf üzerinde kaydedilen yer titreşimlerinden jeolojiyi belirleyerek ve uzaklığı ölçerek işlemleri tersten yapmış ve Nisan 1923’ de bu yeni işlem için bir U.S. patenti ile ödüllendirilmiştir. 1919’ da Mintrop sismik kırılma yöntemi için patent almıştır ve 1922’ de ise Mintrop’ un Seismos şirketine ait iki ekip Meksika’ da ve ABD’ nin Meksika Körfezi kıyılarında sismik kırılma yöntemini uygulayan ilk sismik ekip olmuşlardır.

1924 yılında Texas’ da Orchard tuz domu’ nun keşfi ile sismik kırılma yöntemi yaygın olarak kullanılmaya başlanmış ve 1930 yılına kadar bu bölgedeki sığ tuz domlarının tamamına yakını keşfedilmiştir. Amerika’ da Karckher, McCollum ve Echardt savaş sırasında geliştirilen yöntemlerin uygulamalarına savaş sonrasına devam etmişlerdir. 1924’de Texas’ ın Brazoria arazisindeki Nash tuz domu altındaki bir petrol alanının keşfi tek katlamalı sismik yansıma ile elde edilmiştir. Bundan önce, petrol alanı araştırması yüzey işaretlerine bağlı olan çok fazla bir tahmin oyunu idi. Bahisler yüksek ve ödüller çok fazla olabilmekteydi, fakat kuru kuyulardan kayıplar hüsranla sonuçlanabiliyordu. Sonraları mühendisler ve yer bilimciler yer altı jeolojik yapıları haritalamak ve mümkün hidrokarbon tuzaklarını belirlemek için düşük frekanslı ses dalgalarını kullanabilmeyi keşfetmişlerdir. Tuz domlarının belirlenmesinde başarılı olan kırılma yöntemi daha sonra, yer altının haritalanabilmesini sağlayan sismik yansıma yöntemine dönüşmeye başlamıştır. 1920’ de Karcher tarafından geliştirilen ilk yansıma sismografı (alıcı-jeofon) Oklohoma’ da denemiştir. Alıcının ilk ticari kullanımı ise 1927’ de güçlendirici tüp (vacuum tube amplifier) kullanılarak yine Oklohoma’ da Maude sahasında “Geophysical Research Corporation” firması tarafından gerçekleştirilmiştir. Meksika Körfezi kıyıları kırılma yöntemi için ne kadar uygun bir ortam oluşturmuşsa, Oklohoma’ da yansıma yöntemi için o kadar uygun olmuş ve yansıma yöntemi kırılma yönteminin yerini alarak ana sismik yöntem konumuna gelmiştir. Bu öncü araştırmacılar tarafından geliştirilen sismik ilkelerin uygulanması hidrokarbon imkanlarının araştırılmasında devrim yapmıştır ve fevkalade keşiflere neden olmuştur. Cecil Green (Texas Araçları’ nın kurucusu) anılarında, “Jeofizik teknoloji ve insanın mükemmel bir bileşimidir. Bilimin yüksek talepleri doğruluğu ve alçak gönüllülüğü birleştirdi” der.

Türkiye’ de ilk yansıma sismiği uygulaması 1947 yılında Maden Tetkik Arama (MTA) Genel Müdürlüğü tarafından United Geophysical Company adlı Amerikan şirketine yaptırılmıştır. Adana’ nın yaklaşık 18 km güneydoğusundaki Gemisıra-Çotlu bölgesinde gerçekleştirilen çalışma 1947 senesinin Temmuz ve Kasım ayları arasında 93 gün sürmüştür. 24 kanallı kayıt aleti kullanılmış, 23 kanal sismik izleri elde etmek için, bir kanal ise kuyu başı alıcısı için kullanılmıştır. İkinci dünya savaşını takiben, Geophysical Service Inc. (GSI) transistörler inşaa etmek için lisans elde etmiş ve böylece bir yan kuruluşu olan Texas Araçları’ nı kurmuştur. 1950’ li yıların ortalarında diğer bir gelişme olan sismik verinin manyetik teyplere kaydı başlamıştır. Kağıt kayıtlardan teyp kayıtlara geçiş makine işlemlerine, analog işlemcilerin gelişmesine ve bu şekildeki değişim sismik verinin toplanmasına ve işlenmesine neden olmuştur. 1950’ deki diğer bir gelişme W. Harry Mayne’ nin Ortak Derinlik Noktası (ODN)=Common Depth Point (CDP) veri yığma keşfidir. Bu isimlendirme aynı zamanda Ortak Orta Nokta (OON)=Common Mid Point (CMP) veya Ortak Yansıma Noktası (OYN)=Common Reflection Point (CRP) olarak da bilinmektedir. Mayne’ nin icadı sismik araştırmada temel bir sinyal-gürültü oranı (S/N) zenginleştirme tekniğini sağlamış ve halen daha güçlü bir şekilde güncelliğini korumaktadır (Proubasta, URL-1). Diğer bir ilerleme, Vibroseis’ in Conoco şirketi tarafından geliştirilmesidir. Bu sayede dinamit patlatılarak elde edilen titreşimler veya dalgalar oluşturmak mümkün olmuştur.

Petrol sismiğinde ikinci devrim 1960’ ın başlarında sayısal kayıt teknolojisine geçiş olmuştur. 1961’ de Texas Araçları ve birkaç petrol şirketinin birlikteliği ile, GSI ilk sayısal kayıt sistemini ve sismik veri-işlem için bilgisayar geliştirmişlerdir. Üç yıl sonra, IBM kendisinin 360 model sayısal bilgisayarını geliştirmiş ve bilgisayarlar aniden ticari bir popülariteye sahip olmuştur. Yer bilimciler kitaplıklardan ve dosya dolaplarından verileri indirerek bilgisayarlara yüklemeye başlamış ve işlemciler, işlem algoritmaları oluşturarak en parlak dönemi yaşamaya başlamışlardır. Ve artık sayısal teknoloji sayesinde, duyarlı alıcılarla aranan sinyaller milisaniye aralıklarda okunabilmekte ve ikili sayılarla kaydedilebilmektedir. Modern sismik teknolojinin ve bilgi teknolojisinin (IT) bu devrimleri yakın ilişkilidirler. Aslında, ikisi birbirini takip etmektedir ve sürekli olarak petrol jeofiziği endüstrisi, ileri teknoloji endüstrisinin kendisi dışındaki bilgi teknolojisinin en geniş ve en iyi kullanıcılarından birisi olmuştur. Sismik teknolojideki üçüncü büyük devrim olarak iki boyutlu (2B) sismikten üç boyutluya (3B) geçiştir. 3B’ lu sismik ölçüm kavramı jeofiziğin ilk günlerinden beri oluşan bir kavramdır. Ancak, bu kavramın gerçekleşme yeteneği veri toplamanın etkinliği ve doğruluğu ile sınırlandırılmıştır. Maliyet ve hesaplama yoğunluğu verilerin işlenmesi, gösterimi ve yorumlama açısından önemlidir. Bunların hepsi 3B’ lu sismiği güvenilir ve en uygun arazi gelişimi ve yönetiminin fiyat etkili yöntemi haline getirmiştir. 1970’ li yılların başından itibaren endüstri tek ve çok kanallı işlemi, dekonvolüsyonu, hız süzgecini, otomatik statikleri, hız analizini, göç, ters çözüm ve gürültü indirgemeyi içeren bir veri-işlem sistemini geliştirmiştir. Sismik yöntemlerin arazi uygulama teknikleri ve elde edilen verilerin işlenmesi bakımından ilk kullanılmaya başlamasından günümüze değin çok önemli gelişmeler gösterdiği anlaşılmaktadır. Yansıma ve kırılma sismiğinin tarihsel gelişim ve değişim süreci Sheriff ve Geldrat (1995)’de ayrıntılı olarak bulunabilir.

Sismik Yöntemler Hiç kuşkusuz sismik yöntemlerle yeraltının araştırılması Jeofizik biliminin vazgeçilmez bir konusudur. Sismik yöntemlerle elde edilen sismik kesitlerin diğer bütün jeofizik yöntemlere oranla yüksek hassasiyetinin ve yüksek ayrımlılık gücünün olması nedeniyle, bütün dünyada en fazla para, zaman ve jeofizikçi gücünün kullanıldığı en yaygın yöntemler haline gelmiştir. Hidrokarbon (petrol ve doğal gaz) aramalarında jeofizik kesitin çıkarılması, yeraltındaki katmanların durumlarının saptanması, herhangi bir kuyudan elde edilmiş bulguların yanal değişimlerinin saptanması, yeraltının haritalanarak açılacak kuyunun yerinin saptanması, sığ yeraltı jeofizik kesitin belirlenmesi gerekmektedir. Bu amaçla yapılacak tektonik ve stratigrafik çalışmalar için sismik yöntemlere ihtiyaç vardır. Bilindiği üzere yeraltının yapısal durumu ve stratigrafisi hakkında en sağlıklı ve en doğru bilgi açılan bir kuyudan elde edilir. Fakat kuyudan elde edilen bilgi haritada tek bir nokta için düşey yöndedir. Bu bilginin tek bir noktadan haritanın tamamına taşınabilmesi için sismik yöntemin kullanılması zorunludur. Sismik yöntemler üç temel uygulama alanına sahiptir;

(a) Mühendislik çalışmaları ve 1 km’ lik derinlik içerisinde yer alan kömür, yeraltı suyu, jeotermal araştırmaları ve yakın yüzey jeolojisinin açıklanması: Yakın yüzey (sığ sismik) çalışmaları için uygulanan sismik yöntem Mühendislik Sismolojisi olarak bilinir. İlgilenilen frekans aralığı 0-1000 Hz arasındadır. (b) 10 km’ lik derinlik içinde hidrokarbon araştırma ve gelişimi: Petrol ve gaz alanlarının araştırılması ve gelişimi için uygulanan sismik yöntem Araştırma Sismolojisi olarak bilinir. İlgilenilen frekans aralığı kara sismiğinde 0-100 Hz ve deniz sismiğinde 0-250Hz arasındadır. (c) 100 km derinlik içindeki yer kabuğu yapısının incelenmesi: Kabuk ve deprem çalışmaları için uygulanan sismik yöntem Deprem sismolojisi olarak bilinir. İlgilenilen frekans aralığı 0-10 Hz arasındadır.

Neden Sismik Yöntemler Jeofizikçiler yıllardır petrolün varlığını gösterecek bir yöntem üzerinde çalışmaktadırlar. Petrolü oluşturan yapıların ayrıntılı olarak belirlenmesi için sismik yöntemlerle önemli ilerlemeler kaydedilmiş olmasına rağmen petrolü doğrudan gösterecek yöntemler üzerinde çalışmalar devam etmektedir. Bununla birlikte petrollü tabakaların üzerinde bulunan gaz kapanları bazen doğrudan sismik yansıma yöntemi ile gösterilebilmesi mümkündür. Sismik yöntemler yer altının jeolojik yapısının en ayrıntılı şekilde belirlenebilmesine imkan sağlamaktadır. Sismik yöntemlerle yer altı jeolojisinin araştırılması sismik dalgalar kullanılarak gerçekleştirilir. Burada temel amaç, yer altı jeolojik yapılarını araştırmak ve mümkünse yeraltının malzeme özelliklerini belirlemektir. Aşağıdaki şekilde bir sismik kayıt ve yer altı jeolojisi ilişkisi gösterilmiştir. Şekil a’daki jeolojik yapıdan kaydedilen Şekil b’deki ham sismik verinin yorumlanabilir hale getirildikten sonraki görüntüsü Şekil c’ de gösterilmiştir. Jeolojik yapı ile sismik kesit arasındaki uyumun çok iyi olduğu açıktır. Bu sismik yöntemlerin yer altı jeolojisini ayrıntılı olarak incelemede üstünlüklerini açıklamaktadır.

Sığ yer altının, temel kaya topoğrafyasının, dolu vadilerin, arkeolojik yapı ve boşlukların, eski maden ocağı v.b. boşlukların, tabakalı yapının, yanal süreksizliklerin veya litoloji değişimlerin, yapılaşma için mühendislik parametrelerinin, yer altı su seviyesinin belirlenmesi gibi mühendislik çalışmalarında en fazla tercih edilen ve kullanılan yöntem sismik kırılma ve yansıma yöntemidir. Diğer yandan bugün bütün dünyada dengeleri alt üst edecek kadar etkili olan petrolün bulunması için en önemli Jeofizik yöntem hiç kuşkusuz sismik yansıma yöntemidir. Bu nedenle sismik yansıma yöntemi petrol ve/veya petrol taşıyan yapıların aranması ile özdeşleşmiş olmakla birlikte son 40 yıldır sığ yeraltının (0-100m) detaylı araştırılması için sismik yansıma yöntemi önemli kullanım alanı bulmuştur ve “Sığ Sismik Yansıma” olarak isimlendirilmiştir.

Sismik Kırılma, Mühendislik uygulamaları için kayaç tanımlama Temel kayaç derinliği Yer altı suyu araştırması (Su içeren tabakanın derinliğinin ve cinsinin belirlenmesinde) Sismik yansıma ölçümlerindeki yanal, yakın yüzey ve diğer değişimlerin düzeltilmesi Kabuk yapısı ve tektonik Sismik Yansıma, Yer altı boşluklarının aranması Sığ stratigrafi, litoloji Deniz ortamlarında inşaatlarının yer ölçümleri Hidrokarbon araştırma yaygın olarak kullanılmaktadır.

Şekil de bir sahada yapılan sismik çalışma sonucunda elde edilen sismik kesitin yorumu ile açılan kuyularla olan ilişkiler ve şematik olarak bir petrol ve doğal gaz kapanı ve bu kapandan petrolün çıkarılması için yapılan sondaj çalışması gösterilmektedir.

Şekilde sismik yöntemlerle araştırılan petrol ve doğal gaz içeren büyük yer altı yapıları görülmektedir.

Şekilde sıklıkla karşılaşılan sığ yera altı yapıları gösterilmektedir Şekilde sıklıkla karşılaşılan sığ yera altı yapıları gösterilmektedir. Görüldüğü üzere hem derin hem de sığ jeolojik yapılar kendi içinde farklılıklar göstermekte olup, araştırılmaları için sismik yöntemler gibi güçlü yöntemlere ihtiyaç duyulmaktadır.

Farklı mühendisliklerin yer içine bakışı

Sismik Yöntemlerin Uygulama Alanları Enerji kaynak aramaları (Energy exploration): - En başta petrol ve doğal gaz (oil and natural gas on land and offshore) - Jeotermal (geothermal) - Kömür (coal) - Gas hidratları (gas hydrates) - Kaya gazı (Shale gas) Çeşitli yeraltı kaynak aramaları (Resource prospecting): - Maden (mining) - Yeraltı suyu (groundwater) - Endüstriyel hammaddeler (industrial raw materials) Mühendislik uygulamalarında (Engineering applications) - Her türlü bayındırlık yapıları (baraj, tünel, liman, otoyol, hızlı demiryolu, metro, uçuş pisti, boru hatları, köprüler, yüksek binalar, nükleer santral v.b.) - Bilimsel Araştırmalarda (Scientific research): Yerkabuğu araştırmalarında, aktif fayların haritalanmasında, Kuvaterner çalışmalarında

Sismik Yöntemlerin Sınıflandırması Kullanılan varışlara ve kayıt geometrisine göre başlıca yöntemler: - Sismik Yansıma Yöntemi (Seismic Reflection Method) - Sismik Kırılma Yöntemi (Seismic Refraction Method) - Kuyu Sismiği ( VSP ve Cross-hole) Uygulandığı ortamlar: - Kara sismik operasyonları (Land operations) - Kıyı Ötesi (deniz ve göl) operasyonları (Offshore, marine & lake, operations) Uygulama boyutları: - İki boyutlu (Two dimensional (2D), seismic sections) - Üç boyutlu (Three dimesional (3D), seismic volumetric data) - Üç boyut/Üç Bileşen (There dimensional/Three components (3D/3C), seismic attributes) - Dört boyutlu (Four dimensional (4D), monitoring with 3D

Sismiğin Temel Yöntemlerinin Kıyaslanması SİSMİK KIRILMA SİSMİK YANSIMA - Hız kontrastı( farklılaşması) esastır. - Hız ve yoğunluk kontrastı esastır. - Kabuk araştırmaları ve mühendislik - Petrol, doğal gaz ve jeotermal jeofiziğinde kullanılır (tabaka kalınlıkları aramalarında ve görüntülenmesinde ve P ve S dalga hızları ve bunlardan kullanılır (genel olarak). Bunun dışında elastik parametrelerin hesabı). mühendislik uygulamalarında, stratigrafik incelemede ve iklim değişimlerinin araştırılmasında kullanılmaktadır. - Alçak frekanslı kaynak gerektirir - Yüksek frekanslı kaynak gerektirir. ( ≈ 10 Hz) frekans bandı) . (0-10.000 Hz; hatta sığ çalışmalarda 40.000 Hz) . - Daha az sayıda alıcı kullanılır. - Daha çok sayıda alıcı (kanal) kullanılır. - Veri işlem adımları azdır yada - Çok sayıda veri işlem adımı gerektirir. hiç yoktur.

Sismiğin Temel İlkeleri – Fizik * Akustik (sıvılarda) /elastik (katılarda) dalga yayınımı * Snell Yasası * Fermat Prensibi * Huygens Prensibi Simikte Ölçülen Değişkenler (Parametreler) * Zaman: atış anından itibaren alıcıya gelene kadar geçen zaman * Genlik: alıcıda algılanan sismik dalgaların genlikleri * Sismik iz (seismic trace): zaman ile değişen genlik izi

Sismik Kaynaklar Patlayıcı kaynaklar (Explosive sources): - Dinamit (land & marine) - Diğer kimyasal patlayıcılar (land) Darbeli kaynaklar (Impulsive sources): - Balyoz, Çekiç gibi (land) - Tabancalar (airgun, watergun) (marine) - Ağırlık düşürme (weight drops) (land) Kendisi titreyen kaynaklar (Vibrating sources): - Vibrators (land) - Chirps (marine)

Sismik Alıcılar Kara çalışmalarında: - Jeofon (geophone): hız veya ivmeye (titreşim)duyarlı alıcılar. - Jeofon dizisi (geophone array): birden fazla jeofonun bir hat boyunca dizilerek ve birbirlerine bağlanarak oluşturulan çok elemanlı alıcı düzeneği. - Kara sismiği operasyonlarında genellikle tek (düşey) bileşenli jeofonlar kullanılır. Deniz & Göl çalışmalarında: - Hidrofon (hydrophone): basınç değişimine duyarlı alıcılar - Hidrofon dizisi (hydrophone array): birden fazla hidrofonun bir hat boyunca dizilerek ve birbirlerine bağlanarak oluşturulan çok elemanlı alıcı düzeneği.

2. ELASTİK TEORİ Sismik yöntem yer içinde sismik dalgaların yayınımını kullanır. Sismik dalgaların yayınımı yer altındaki kayaçların elastik özelliklerine bağlıdır. Elastiklik teorisi elastik bir ortamda gerilme ve yamulma (stress ve strain) arasındaki temel ilişkiyi belirler. Elastik bir cisme kuvvetler uygulandığında, cismin içindeki noktalar arasındaki uzaklık değişir. Bu değişim uygulanan kuvvet ile orantılıdır. Dış kuvvetler boyut ve şekildeki değişimi zorlayan iç kuvvetlere karşıdır. Sonuç olarak, cisim orijinal boyut ve şekline geri dönmeye meyillidir. Dış kuvvetlerin etkisi cisim üzerinden kalktığında cismin tekrar eski haline dönmeye çalıştığı bu özellik elastiklik özelliğidir. Mükemmel elastik cisimler dış kuvvetler ortadan kaldığında tam olarak orijinal boyut ve şekillerine geri dönerler. Eğer dış kuvvetler tarafından neden olunan deformasyon (şekil bozulması) küçük ise, materyalin elastik bir cisim gibi davrandığı göz önüne alınabilir. Sismik dalgaların geçişi ile zamana bağlı olarak herhangi bir ortamda meydana gelen boyut (veya hacim) ve şekil bozulmaları elastiklik özellikleri ile açıklanır. Buna göre, şekli veya hacmi bozulan cisimler tekrar zamanla aynı şekillerine geri dönerler. Bu olaya cisimlerin elastikliği denir. Fakat bu durum ideal bir durumdur. Daha açık bir ifade ile, bir cisme dış kuvvet uygulandığında cismin şeklinde bozulmalar meydana gelir. Bu kuvvetin etkisi kaldırıldığında eğer cisim eski halini alıyorsa bu cisme elastik cisim denir.

Gerilme ve Yamulma (Deformasyon) İlişkisi Sismik dalgalar yeraltındaki yayınım yolu boyunca elastik deformasyona neden olur. Elastik katılarda dalga yayınımının denklemi Hooke’ s kanunu ve Newton’ un ikinci kanunu ile türetilir. Bir cisme bir dış kuvvet uygulandığı zaman, bu cismin içinde bu dış kuvvete karşı dengeli kuvvetler oluşur. Bu kuvvetlerin etkisiyle cisim gerilir, sıkışır, burkulur ve yamulur. Gerilme ve yamulma ilişkileri sıvılar için, hidrostatik olarak açıklanır. Sıvılarda kesme gerilmeleri oluşmaz. Genelde sıvılar bir cismin içinde muhafaza edilirler. Dolayısıyla bir kap içinde sıvının sıkıştırılması aynı zamanda kabın kenarına kuvvet uygulaması ile ilişkilidir. Dolayısıyla eğer birincil gerilmeler eşit değilse, kesme gerilmeleri gerilmiş cismin içindeki yüzeyler boyunca oluşur. Burada birincil eksenlerdeki kesişen üç dik (ortogonal) düzlem hariçtir.

Şekil 2.1. Katı bir cisim için tipik bir gerilme-yamulma eğrisi. Normal olarak, deformasyonlar bir sismik dalganın geçişinden dolayı çok küçük olduğu için, gerilme ile yamulma arasında doğrusal bir ilişki kabulü yapılır. Gerilmelerin belirli bir sınır değere kadar, yamulmalarla olan doğrusal ilişkileri Hook’s yasası ile açıklanır. Gerilmeler yamulmalarla orantılıdır. Uygulanan gerilmeler kaldırılırsa, yamulmalar da ortadan kalkar. Gerilmeler yamulmaları aşarsa doğrusal olmayan sonuçlar oluşur ve elastiklik bozulur. Gerilmelerin etkileri devam ederse cisimde kırılma meydana gelir. Bu durum cismin plastik özelliği ile açıklanır. Şekil 2.1. Katı bir cisim için tipik bir gerilme-yamulma eğrisi.