JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİNDE KULLANILAN ARAMA YÖNTEMLERİ

Yerküre'nin çok derin yapısının araştırılmasında kullanılan jeofizik özellikler ve yöntemler insanoğlunun ulaşabileceği derinliklerde yer alan doğal kaynakların veya bazı sığ jeolojik yapıların incelenmesi amacı ile de kullanılabilir. Yer yüzeyi üzerinde veya yakınında yapılan ölçümlerden kayaçların yoğunluk, elastik dalga hızı ve elektrik özdirenci gibi birçok fiziksel özelliklerinin yanal ve düşey yönde nasıl değiştiği ve bunun nasıl bir jeolojik yapıya karşı geldiği saptanabilir. Genellikle 1900’lerden sonra geliştirilen çeşitli jeofizik yöntemlerde, incelenen fiziksel özelliğe bağlı olarak farklı değişkenler ölçülür ve buna bağlı bir kuramsal çözüm geliştirilir. Çizelge 1’de başlıca jeofizik arama yöntemleri görülmektedir. Gerçekte kayaçların fiziksel özellikleri çok çeşitli olabildiğinden çok farklı sayı ve türde yöntem geliştirilebilir. Ancak ölçümlerin iyi bir değerlendirmesinin yapılabilmesi için, yürütülen araştırmanın amacına ve yerine bağlı olarak bu yöntemlerin genellikle birkaç tanesi bir arada ve özellikle jeolojik çalışmalarla birlikte yürütülmelidir.

Çizelge 1. Bazı jeofizik arama yöntemleri Yerkabuğu derinliklerini araştırmanın, maden ocakları veya sondajlar gibi başka yolları da vardır, ancak bunlar çok pahalı olup sadece yerel bilgiler sağlar. Jeofizik arama yöntemleri ise yer altı jeolojisinin geniş bir alandaki değişimini çok hızlı olarak belirler. Jeofizik aramalar sondajın gereğini ortadan kaldırmaz, ancak, arama programının daha iyi yönlendirilerek zaman ve giderlerin en aza indirilmesine yardımcı olur.

SİSMİK YÖNTEM

SİSMİK YÖNTEM Sismik yöntemler, yapay olarak oluşturulan sismik (ses) dalgaları ile yer yapısını araştırmada kullanılır. Sismik yöntemlerde kaydedilen parametre, bir dalganın kaynaktan çıkıp alıcıya gelmesi için geçen zamandır. Stratigrafi, yeraltı yapısı ve özellikleri belirlenebilir.

Ref: EASA-130 Seismology and Nuclear Explosions Sismik Dalga Tipleri Cisim Dalgaları * Küçük genlik * Kısa dalga boyu * Dar bir frekans bandı * Daha hızlı seyahat etme * Her tür depremde oluşurlar Yüzey Dalgaları * Büyük genlik * Uzun dalgaboyu * Çok geniş bir frekans bandı * Yavaş seyahat etme * Derin depremlerde oluşmazlar Ref: EASA-130 Seismology and Nuclear Explosions

Sismik Yöntemin Uygulama Alanları Temel kaya derinliğinin ve jeolojik yapıların kalınlıklarının belirlenmesi, Kazılabilirlik ve sökülebilirlik çalışmalarında P-dalga hızının tespitinde, Kaya ve zemine ait elastik parametrelerin yerinde belirlenmesi çalışmalarında, Yer altı zenginliklerinin aranmasında ve mühendislik çalışmalarında. Yöntemin Özellikleri A) Kolaylıkları 30 metre ve daha derinden veri sağlanması, İki ya da üç katmanlı yapıların kolayca incelenebilmesi, İki boyutlu P-dalga hızı kesitlerinin çıkarılması, Sismik enerji kaynağının kolaylığı (balyoz vb). B) Zorlukları Profil uzunluğu (kaynak ile en son alıcı arası) inilecek derinliğin 4-5 katı uzunlukta alınması, Akustik gürültü ve titreşimlere karşı duyarlı.

Yöntemin Kuramsal Esasları Sismik kırılma yönteminin esası Fermat ve Snell İlkelerine dayanmaktadır. Fermat İlkesi: Dalga cephesine dik ışın yollarının geometrisi ile ilgilidir. Bunun anlamı, herhangi bir ışının, iki nokta arasını en kısa zamanda gideceği en kısa yolu izlemesidir.

Snell Yasası: Farklı yayılma hızına sahip ortamlardaki ışınların kırılmasını hızlar ve açılar arasındaki ilişki ile tanımlamaktadır. Kırılan ve Yansıyan dalgalar yüzeye dik ve gelen dalgayı da içine alan bir düzlemde bulunur. Geliş açısı yansıma açısına eşittir. Eğer v2 > v1 ise i2 > i1 olur ve ışın normalden uzaklaşır. Benzer olarak yukarı doğru giden ışınlar normale yaklaşarak kırılırlar.

V1 V2 q1 q2 V1< V2 V1>V2 q1 q2 Yavaş Hızlı V1 V2 Yavaş Hızlı

Sabit hızlı tabakalı ortamda dalga yayınımı

Sabit hızlı tabakalı ortamda dalga yayınımı

Sabit hızlı tabakalı ortamda dalga yayınımı Sonuç olarak, …

Sabit hızlı tabakalı ortamda dalga yayınımı ……ardışık kırılmalardan sonra,

Sabit hızlı tabakalı ortamda dalga yayınımı ……………………………… Işınlar yer yüzeyine geri dönerler

Sismik Dalgalar Yandaki şekilde dalga genlik ve periyod ile tanımlanır. Genlik, sıfır seviyesinden pik noktasına kadar olan büyüklüktür. Period ise bir dalga hareketini tamamlayıncaya kadar geçen süredir. Bir diğer parametre ise frekanstır ve periyodun tersidir. Eğer periyod saniye ile ölçülürse, frekans birimi Hertz (Hz) olur(1/sn). Zaman Dalga yüksekliği Dalga yüksekliği Uzaklık Periyod ile dalga boyu arasında, sismik dalganın ortamda ki yayınım hızı dolayısıyla bir ilişki vardır. Sismik dalga hızı, dalga boyunun periyoda bölünmesine eşittir.

Sismik dalgacık farklı frekans ve genliğe sahip sinüs eğrilerinin toplamından oluşur. Dalgacık zengin frekans içeriğine sahip olduğu için, farklı kalınlıklara sahip tabakalardan bilgi taşıyabilir.

Harmonik dalga parametreleri ve aralarındaki ilişkiler

• Uygulama alanları ve özellikleri • Yöntemin kuramı SİSMİK YÖNTEMLER • Sismik Kırılma Yöntemi • Uygulama alanları ve özellikleri • Yöntemin kuramı • Arazi çalışmaları ve atış dizilimleri • Ölçümlerin değerlendirilmesi ve yorumu • Sismik Yansıma Yöntemi

Hem yansıma hem de kırılma yöntemleri kayaçların elastik özelliklerindeki farklılıklar hakkında bilgi üretirler. Her yöntemin nasıl çalıştığını anlamak için kişi elastisite ve elastik (sismik) dalga yayılımı ilkeleri hakkında temel bilgilere sahip olmalıdır. Sismik hız, kayaçların ölçülebilen elastik sabitleri ve bu hızların değiştiği yer içindeki yerlerdeki sismik dalgaların davranışına bağlıdır.

Yatay katmanlı bir ortamda gelen dalganın tabaka sınırındaki kırılan (tam yansıma) dalgaların alıcılara varış zamanları kullanılır.

Arazi Çalışmaları ve Atış Dizilimleri Sismik kırılma yönteminde arazi işleri uygun bir biçimde patlayıcı madde patlatmak ya da bir cismi yere düşürerek sarsıntı elde edilmesi için gerekli hazırlıkları yapmak, jeofonları önceden belirlenen noktalara yerleştirmek ve kayıt aletleri ile kayıt almaktan ibarettir. İki tür atış dizilimi kullanılır. Profil Atışları: Belirli bir katmanın alt ya da üst sınırını fayları ve yanal değişimleri saptamak için kullanılır. Yelpaze Atışları: Çok derin olmayan tuz domlarının incelenmesinde kırılma atışlarının özel bir şekli kullanılır.

Sismik Kırılma Verilerinin Değerlendirilmesi

(SIPwin Programı ile değerlendirme)

SİSMİK YANSIMA Yeraltında hız süreksizliklerine karşı gelen arayüzeyler sismik dalgalara (ışınlara) karşı ayna gibi davranırlar. Yansımanın geometrisi de bu prensipten hareket edilerek çıkarılır. İki boyutlu sismik yansıma, bir hat boyunca yerleştirilen bir kabloya bağlı alıcılar (jeofonlar) yoluyla gerçekleştirilir. Bir enerji kaynağının (dinamit vs.) oluşturduğu sismik dalgalar yansıma yüzeyinden yansıyarak alıcılara gelirler. Alıcılar da gelen sinyalleri sismik kayıt cihazına iletirler.

Ödev: İnternetten bir adet sismik çalışma içeren makale bularak, bir A4 sayfaya makale adı, yazarları, hangi dergide yayınlandığı, sayı ve sayfa numaraları yazılarak makalenin konusu ve makalede sismik çalışma hangi amaçla yapılmış birkaç cümle ile özetleyiniz.( Makale Türkçe veya İngilizce olabilir) Teslim Tarihi: 21.11. 2012