KONU: ELEKTRİK ÖZDİRENÇ YÖNTEMİNİN JEOLOJİDEKİ ÖNEMİ

1.Giriş3.2.1. Doğru Akım Özdirenç Yöntemi………………………………...…….253.2.1.1. Kayaçların Elektriksel İletkenliği…………………………...263.2.1.2. Ölçü Sistemi………………………………………………...273.2.1.3. Ölçülen Büyüklük ve GörünürÖzdirenç Kavramı……………...................................……...293.2.1.4. Elektrot Dizilimleri………...……………………………….303.2.2. Düşey Elektrik Sondaj Yöntemi…………...…………………………333.2.2.1. Yatay Üç Tabakalı Ortamın Yorumu……………………….353.2.3. Elektrik Haritalama veya Profil (Yanal Arama)…...…...………….…353.2.3.1. Jeoloji ve Özdirenç Arasındaki İlişki……………………….363.2.3.2. Saha Çalışmaları Öncesi Yapılan İşler……………………...403.2.3.3. Rezistivite Arazi Çalışması İçin Ekipman……………….…403.2.3.3.(1) Kullanılan Aletin Tipi………………….………...403.2.3.4. Kullanılan Elektrotlar…………………………….…….…...413.2.3.5. Ölçüm Düzeni……………………...……………………….413.2.3.6. Büro Çalışmaları….………………………….……………..423.2.3.6.(1) Görünür ÖzdirençDeğerlerinin Hesaplanması…................................433.2.3.6.(2) DES Eğrilerinden TabakaParametrelerinin Bulunması. ................................433.2.3.6.(3) IPI2WİN Bilgisayar Programı……..………..…...443.2.3.6.(4) Görünür Özdirenç KatHaritalarının Hazırlanması…………………….....454. ARAŞTIRMA BULGULARI………………………...…………..………..…..464.1. Görünür Özdirenç Değerleri……………………………………..……..464.2. Görünür Özdirenç Arazi Eğrileri………...…………………………..…464.3. Tabaka Parametreleri…………………………………………………...474.4. Litolojinin Tanımlanması……………………………………………….674.5. Özdirencin Sıcaklık ve Tuzluluk İle Değişimi………………………….684.5.1. Özdirencin Sıcaklıkla Değişimi……………………………………....694.5.2. Özdirencin Tuzlulukla Değişimi……………...…………..…………..694.5.3. Olası Tatlı Su-Tuzlu Su Girişimli BölgelerinVarlığının Araştırılması....................................................................…704.6. Görünür Özdirenç Kat Haritaları………………………………….……724.7. Yeraltı Yapı Kesitleri………………………...…………………………825. S0NUÇLAR VE ÖNERİLER…………………...……………………………..87

1

ELEKTRİK ÖZDİRENÇ YÖNTEM ÖZELLİKLERİ 

-Yapay bir enerji kaynağı kullanılır.-Yere verilen yapay bir akımla yeraltının görünür özdirenci hesaplanır.-Elektrik özdirenç yöntemleri yere çakılan 4 adet elektrod ile yapılır.-Ölçüm derinliği elektrod aralığına bağlıdır.-En yaygın kullanılan yöntemlerden biridir.

Uygulama AlanlarıDoğru akım elektrik özdirenç (rezistivite) yönteminin uygulama alanları şunlardır;-Jeolojik yapıların kalınlık ve derinliklerinin belirlenmesi-Yanal değişimlerin saptanması ve jeolojik koşullara bağlı anomalilerin belirlenmesi-Tuzlu su girişimi ve kirlilik haritalarının elde edilmesi-Gömülü atık yerlerinin belirlenmesi-Yeraltısuyu, petrol, maden gibi doğal zenginliklerin aranması-Kuyu logları

Ölçüm Aletleri2

Elektrotlar: Bakır, demir, pirinç gibi metallerden yapılan, bir ucu sivridiğer ucu ise çekiçle vurulunca ezilmeyecek şekilde yapılan gereçlerdir.Kablo: Yapılacak olan açılıma göre yeterli uzunlukta, oldukça iyi iletkenliğe sahip, yalıtılmış, kolayca kopmayan türde olması gereklidir.Ölçü Aleti: Bu amaçla geliştirilmiş çeşitli ölçü aletleri vardır. Hepsinde amaç, verilen akıma (I) karşılık potansiyel farkı (DV) ölçmektir.Akım Kaynağı: Yere verilecek akım kaynağını oluşturan pil, akü veya jenerator gibi gereçlerdir.

ELEKTROT DİZİLİMTÜRLERİElektrotların birbirlerine ve merkez noktaya olan konumlarına göre değişikdizilim türleri vardır. Elektrik özdirenç yönteminde kullanılan başlıca dizilimtürleri şunlardır:

-Schlumberger-Wenner-Dipol-Dipol-Pol-Dipol Pol-Yarım Schlumberger-YarımWenner

Yöntemin ÖzellikleriKolaylıkları

 Düşey yönde oldukça iyi çözünürlük.  Hem sığ hem de derin amaçlı çalışmalar için kullanılması. Farklı uygulamalar için değişik elektrod dizilimi.

3

 

Zorlukları

Yer altında gömülü metalik cisimlerden, borulardan ve kablolardan kolayca etkilenmesi.

Çok düşük özdirenç değerlerinde etkinin azalması. Yüzey özdirenci çok yüksek olan alanlar için uygun olmaması.

Ölçümleri Etkileyen Faktörler

En sade anlatımıyla özdirenç yöntemi; iki farklı noktadan yere çakılan iki metal çubuk yoluyla yeraltına gönderilen elektrik akımının yeraltında oluşturduğu gerilimin diğer iki farklı noktaya çakılan iki metal çubuk yoluyla ölçme işlemidir. Bu ölçme işlemini etkileyen bazı faktörler vardır;

Değme gerilimleri, Değme direnci, Elektrot uçlaşması, Doğal akımlar, Yatay akımlar.

Elektrot Dizilim TürleriElektrotların birbirlerine ve merkez noktaya olan konumlarına göre değişik dizilim türleri vardır. Elektrik özdirenç yönteminde kullanılan başlıca dizilim türleri şunlardır:

1. Schlumberger2. Wenner3. Dipol-Dipol4. Pol-Dipol5. Yarım Schlumberger6. YarımWenner

1.Schlumberger DizilimiBu dizilim merkez noktasına göre  simetrik iki akım ve iki potansiyel elektrodundan oluşur.Potansiyel elektrodlan arasındaki MN uzaklığı, akım  elektrodları arasındaki AB uzaklığına göre çok küçük alınır. Bunun amacı simetri merkezindeki elektrik alanı ölçmeye çalışmaktır. Teorik olarak, düşey elektrik  sondajı (D.E.S.) amacıyla A ve B akım  elektrodları arasını açtıkça M ve N potansiyel elektrodlarının yer değiştirmesine  gerek yoktur.

4

Açılım uzaklığı artıkça M ve N arasındaki potansiyel farkı ölçülemeyecek kadar küçük olur ve arazi çalışmalarında MN uzaklığı kademeli olarak büyütülür. En alt katmanın sonsuz özdirençli olması durumunda, görünür özdirenç eğrisinin S boyuna iletim çizgisine asimtot olması için, uygun yatay eksen değerleri seçilebilir. Bu yatay eksen değişkenine etkin uzaklık «effective spacing» denilmektedir.(Şekil 1.)

2.Wenner Dizlimi Wenner elektrot dizilimi, düşey süreksizliklerin belirlenmesi için kaydırma ölçü tekniği kullanılarak oldukça hassas bir şekilde yapılabilmektedir. Ölçme işlemi elektrot arası mesafe değişmeden profil boyunca kayarak veya ölçü noktası etrafında simetrik biçimde açılarak devem eder. Yanal yöndeki değişimler bu dizilimle daha kolay saptanır. Ancak, bu dizilim geometrisinde araştırma derinliği diğer yöntemlere göre daha azdır (akım elektrotları arasındaki uzaklığın yaklaşık üçte birine kadar  derinlikten bilgi alınabilir). Nüfuz derinliği az olduğundan sığ yapıları yüksek çözünürlükle belirleyebilmektedir. (Wightman ve diğ.,2003). Daha fazla kablo ve personel gerektirmesi dizilimin diğer dezavantajıdır. Dizilimin gürültüye karşı daha az duyarlı olması ise avantajıdır. (Şekil 2.)

3. Dipol-Dipol DizilimiJeoelektrik çalışmalar amacıyla kullanılan dipol-dipol açılımında, akım ve potansiyel elektrotları birer çift olarak düşünülür. Akım elektrotları çifti akım dipolü ve potansiyel elektrotları çifti ise potansiyel dipolü olarak adlandırılır. Akım ve elektrot çiftleri birbirinden ayrı olarak arazide yerleştirilir.  Her iki çiftin aralarında n çarpanı (n=1,2,3 gibi tamsayı) kadar (n a elektrot aralığı) bir uzaklık vardır.  (Aşağıda gösterilmiştir) Bu dizilim türü daha çok yapay polarizasyon (IP) uygulamalarında tercih edilir.  n-aralıklamasına bağlı olarak yapılan çizim tekniği ile elde edilen IP yi andıran kesitler maden jeofiziğinde başarılı bir uygulamadır.Ayrıca Özel jeolojik problemlerin çözümünde de Dipol dizilim türlerinin kullanıldığı bilinmektedir.  (Şekil 3.)

5

4. Pol-DipolPol-Dipol dizilimi potansiyel elektrodların arasın değişmeden  bir yerde sabit tutularak bir tane olan akım elektrodunu belli mesafede açarak ölçüm yapılır aşağıda gösterilmiştir.

1. GİRİŞ

DES’in amacı, yüzeyden yapılan potansiyel ölçümleri ile yeraltı katmanlarının derinlik ve özdirenç parametrelerinin saptanmasıdır. Yanal özdirenç değişimlerinden daha az etkilenmesi nedeniyle arazide ölçü düzeni olarak Schlumberger elektrot düzeni tercih edilmektedir. Arazide gerçekleştirilen ölçümler sonucu elde edilen görünür özdirenç değerleri (ρa) çeşitli değerlendirme yöntemleri (eğri çakıştırma yöntemi, doğrudan yorum yöntemi ardışık yorum yöntemi vb.) yardımıyla değerlendirilerek yeraltının derinlerine olan değişimi belirlemeye çalışılmaktadır. DES yöntemi ile tabakaların kalınlıkları (h) ve özdirençleri bulunur. DES metodu yatay yada az çok yatay tabakaların etüdünde kullanılır. Özdirenç yönteminin arazide uygulanışı iki şekilde olur. Bunlardan biri yerin yanal yöndeki değişimini araştıran “Elektrik Haritalama veya Profil” diğeri ise yer içerisindeki tabakaların düşey yöndeki değişimlerinin incelendiği “Düşey Elektrik Sondajı (DES)” dır. Elektrik Özdirenç yöntemi, yeryüzündeki belirli bir noktadan yer içerisine büyüklüğü bilinen bir akım vermek ve kullanılan elektrot dizilimi sayesinde yer içerisinde oluşan gerilim farkını saptamak şeklinde uygulanır. Sonuçta, arazide uzaklığın değişkeni olarak ölçülen özdirenç farklılıklarının yarattığı derin görünür özdirenç (ρa) eğrilerinden yaralanılarak yeraltındaki jeolojik yapı tanımlanır. DES’in en önemli özelliği, her ölçü sonunda iki akım elektrotu arasındaki uzaklığının arttırılması ve böylece akımın daha derine erişmesinin sağlanması ve görünür özdirenç derinlik değişiminin grafik olarak elde edilmesidir.

1.1. Doğru Akım Özdirenç Yöntem

6

Özdirenç (rezistivite) yöntemi olarak da bilinen doğru akım özdirenç yöntemi, arama jeofiziğinde kullanılan başlıca jeofizik yöntemlerdendir. Jeolojik yapıların elektrik akımını farklı değerlerde iletmeleri ilkesine dayanan yöntem; her türlü metalik mineralin, yeraltı suyunun, kil yataklarının araştırılmasında ana yöntem olarak kullanılmaktadır. Ayrıca yer altındaki katmanların, ara yüzeyin geometrisinin, yanal süreksizlik oluşturan gömülü fayların belirlenmesinde, zeminlerin su içeriğinin, heyelan düzleminin belirlenmesinde, jeotermal enerji kaynağı ve petrol aramaları ile hidrojeoloji ve mühendislik jeolojisi problemlerinin çözümünde, tuzlu su girişimleri, kirlenme bölgeleri, atıkların atılacağı yerler ve boşlukların belirlenmesinde diğer jeofizik yöntemlerle veya tek başına kullanılmaktadır. Özelikle 1980 yılından sonra, arkeolojik yapıların aranmasında da kullanılan en etkili yöntemlerdendir. Doğru Akım Özdirenç yöntemi; kuramı ve uygulanışının kolay olması, ölçü aletlerinin basit olması ve yöntemin etkili sonuçlar vermesinden dolayı günümüze kadar kullanılan en yaygın jeofizik yöntemi oluşturur.

1.1.1 Kayaçların Elektriksel İletkenliğiYer altını oluşturan formasyonların fiziksel özellikleri içinde kayaçlarınelektriksel durumları ile ilgili parametreler, yüzeyden itibaren uygulanan elektriki rezistivite metodları ile ölçülüp hesaplanabilmektedirler. Kayaçların elektriki özellikleri denilince ilk akla gelen şey, elektrik akımının kayaç içinde iletilmesidir. O halde kayacı iletkenlikle ilgili parametreler yönünden tanımağa çalışmak gereklidir.

Elektriksel İletkenlika) Elektronların hareketi (yer değiştirmesi) ile meydana gelen elektronik veyametalik;b) İyonların hareketi ile meydana gelen iyonik veya elektrolitik olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.Bizi ilgilendiren problemlerde yerdeki iletkenlik iyonik tiptedir. Bununla beraber iletkenlik metalik veya elektronik olabilmektedir; örneğin yeraltı sülfür ve oksidleri oluştuğu zaman. Elektrik akımı, genel olarak, taneler arasındaki boşlukları dolduran sulardaki iyonlar vasıtası ile nakledilmektedir. İletkenlik birimi (kondüktivite) «mho» dur. İletkenlik yerine jeofizikte «özdirenç veya rezistivite» ifadesi kullanılmaktadır. Rezistive yeraltını oluşturan materyallerin elektrik akımına karşı gösterdiği direnç olarak tanımlanır. Birim küp materyelin elektriki rezistansı veya direncidir. Buna spesifik rezistans da denilmektedir.Birim ise, ρ=ohm. m dir. Çoğu kayaç parçaçıkları elektriksel akıma direnç gösterdiklerinden, ortamda suyun varlığı ve kimyasal özelliği elektrik akımının akışını kontrol eden ana etkendir. Ortamın gözenekliliği, hidrolik kondüktivitesi, su içeriği, suyun tuzluluk derecesi arttıkça, rezistivite azalır. Suyun iletkenliği, suyun elektrik iletme yeteneğidir. Su içinde çözünmüş mineral miktarı arttıkça, suyun iletkenliği artar. Ölçü birimi mikroSiemens/cm'dir. Suda iletkenlik, iletkenlik ölçerle ölçülür. Özdirenç; birim uzunluk ve birim kesitteki iletkenin direncine denir. İletkenin cinsine bağlıdır ve ayırt edici bir özelliktir. Bir iletkenin direnci; öz direnci ve boyu ile doğru orantılı, kesit alanı ile ters orantılıdır.

7

1.1.2 Ölçü Sistemi

Yöntem uygulanırken yere iki elektrotla akım verilir ve diğer iki elektrot arasındaki potansiyel fark ölçülür. Özdirenç yönteminde yer içinde akım oluşturan uçlar “akım elektrotu” ve oluşturulan bu akım sonucu meydana gelen gerilim farkını ölçen uçlar “gerilim elektrotu” ve gerilim elektrotlarının geometrik konumlarına göre geliştirilen ölçü alma tekniklerine de “elektrot dizilimleri” olarak tanımlanmaktadır. Doğru akım özdirenç ölçü düzeneği Şekil 3.5’deki gibi gösterilebilir. Bu düzenekte, bir güç kaynağı (akü), bir akım ölçer ve bir gerilim farkı ölçer gereklidir. Burada iki noktada yere çakılmış elektrotlar yardımı ile akım uygulanır (A ve B akım elektrotları) ve diğer iki noktada çakılmış elektrotlar arasında oluşan gerilim farkı ölçülür (M ve N gerilim elektrotları). Kullanılan elektrotlar genelde paslanmaz çelikten yapılmıştır.

Şekil 3.5. Arazide ölçü sistemi. A ve B akım elektrotları, M ve N gerilim elektrotları.

Burada A elektrotundan yere verilen akım, yer içinden geçer ve B elektrotuna ulaşır. Bu akımdan dolayı, M ve N elektrotlarının arasında oluşan gerim farkı ölçülür. Ölçülen bu gerilim farkı tüm elektrotlar arasındaki uzaklığa ve ortamın jeolojik yapısına bağlıdır. Elektrotlar arasındaki uzaklığı değiştirmekle ölçülecek görünür özdirenç değerlerinden yatay yeraltı tabakalarının kalınlılarını bulabiliriz. Ayrıca elektrotların çakıldığı yer ölçülen gerilim farkını etkiler. Örneğin; akım elektrotları, iki taş arasına sıkıştırılırsa, akım geçemez ve M ve N arasında gerilim farkı oluşmaz. İki tabakalı bir yer modelinde (tek bir ara sınır) yani üst tabakanın elektrik özdirenci alttaki tabakalarınkinden ya yüksek veya düşük değerde bulunması koşulunda artan elektrot aralığına karşın yer altı akım akış şekli farklı gerçekleşir. Eğer alttaki birim dirençli ise elektrik akımı, artan elektrot genişliğine (artan AB/2) bu iki tabaka sınırına doğru dikleşerek yer içinde akar. Karşıt olarak, eğer alttaki tabaka üstteki tabakaya göre daha iletken ise bu kez yine artan AB/2 için elektrik akımı her iki tabaka sınırına paralel görünümüne yakın olarak akar.

8

1.1.3. Ölçülen Büyüklük ve Görünür Özdirenç KavramıDoğru akım özdirenç yönteminde, ölçülen büyüklük gerilim farkıdır. Fakat veri yorumunda fiziksel bir büyüklüğe ihtiyaç vardır. Bu fiziksel büyüklük özdirençtir. Yer içinde elektrik akımı ohm yasasına göre gerçekleşir. Ölçülen gerilim farkından, özdirenç aşağıda verilen formül (3.1) kullanılarak bulunur.ρa=k(ΔV/I) (3.1)Burada I, yere verilen akımı (amper), ΔV; ölçülen gerilim farkını (volt) ve k ise akımve gerilim elektrotlarının geometrik yerine bağlı bir katsayıdır (metre) ve formül (3.2)’deki gibi hesaplanır. Bu koşullarda ρa, görünür özdirenç olup ohm metre (ohm.m) birimindedir.k=2π/(1/AM-1/BM-1/AN+1/BN) (3.2)Geometrik faktör (k), elektrotlar arasındaki uzaklığa bağlıdır. Buradaözdirenç bağıntısı yeraltının tümüyle homojen (tek düze) olması şartı ile ortamıngerçek rezistivitesini hesaplamada kullanılabilir. Homojen bir yer ortamında iki uçtan akım verilmesi durumunda akımın dağılımı küreseldir ve (3.1) bağıntısı, gerçek özdirence karşılık gelmektedir. Arazide yer altının, elektrik akımını iletmesi yönünden homojen ve izotrop olması pratikte mümküm değildir. Yer, iletkenliği farklı düşey veya yatay durumlu jeolojik katmanlardan oluşmuştur ve elektrik akımı uygulandığı zaman bu tabakaları farklıelektriksel özellik göstermeleri nedeniyle akımın küresel dağılımı bozulur. Bu bozulma, jeofizikte aranan “Anomali (belirti)” nin nedenidir. Ayrıca heterojen ortamlar için, bağıntı (3.1) ile elde edilen veri “görünür özdirenç” olarak tanımlanmaktadır. (3.1) bağıntısından, görünür özdirencin k katsayısı ile doğru orantılı olduğu görülmektedir. Görünür özdirenç, yer içindeki jeolojik yapıya, bu yapının özdirencine ve kullanılan elektrot dizilimine bağlıdır. Görünür özdirenç tanımlamasına göre; ortam homojen ve izotrop ise ölçülen görünür özdirenç ortamın özdirencine eşit olmalıdır. Tabakalı bir ortamda görünür özdirenç eğrisi akım elektrotları arasındaki uzaklığın yarısı olan AB/2’nin küçük değerleri için birincitabakanın özdirencine, büyük değerleri ise son tabakanın özdirencine yakınsamalıdır.

Ayrıca görünür özdirenç, AB’nin ara değerlerinde de ara tabakaların özdirencineyakın olmalıdır. Arazide ölçülen gerilim farkları, homojen ve izotrop ortama aitolmadığından, buradan sonraki bölümlerde formül (3.1) ile hesaplanan özdirenç,görünür özdirenç olarak adlandırılacaktır.

3.2.1.4. Elektrot Dizilimleri (3.1) bağıntısından, görünür özdirencin k (geometrik faktör) katsayısı ile doğru orantılı olduğu görülmektedir. K katsayısı akım ve gerilim elektrotlarının konumlarına bağlıdır ve elektrot açılım türüne göre aynı jeolojik yapı üzerinde farklı görünür özdirenç değerleri ölçülebilir. A, B akım ve M, N gerilim elektrotlarının farklı konumlarına göre farklı elektrot dizilimleri önerilmiştir. Pratikte yer içine A ve B gibi iki noktadan I elektrot akımı gönderilir ve yine M ve N gibi ayrı iki nokta arasında potansiyel farkı ölçülür. Aynı yer için farklı elektrot dizilimi ile ölçülen gerilim farkları ve dolayısı ile görünür özdirenç değerleri de farklı olmaktadır. Geleneksel elektrot dizilimleri, elektrotların bir simetri merkezine göre, çizgi boyunca diziliminden elde edilen; Schlumberger, Wenner, Dipol-Dipol ve Pole-Dipol dizilimleridir. Bu dizilimler amaca yönelik seçilmektedir. Schlumberger ve Wenner

9

dizilimi derin amaçlı araştırmalarda; yanal süreksizliklerin belirlenmesinde ve maden aramacılığında ise daha çok Dipol-Dipol açılımı kullanılmaktadır.Şekil 3.6’daki Dipol-Dipol açılımında akım ve potansiyel elektortlarıbirbirlerinden ayrı olarak yerleştirilir. Her iki çift elektrotun arasından n çarpanı(n=1, 2, 3, …) kadar bir uzaklık vardır. Bu dizilim türü daha çok maden aramalarındabaşarılı şekilde uygulanmaktadır.

Şekil 3.6. Dipol-Dipol Dizilimi

Şekil 3.7’de gösterilen Wenner açılımında bütün elektrotlar eşit aralıklarla dizilmiştir. Eşit elektrot aralığı nedeni ile k dizilim katsayısı kolaylıkla hesaplanır. Ölçüm duyarlılığına daha az gereksinim duyulur ve veri doğrudan değerlendirilebilir. Sığ derinlikteki yanal elektriksel süreksizliklere duyarlı olması ve DES çalışmasında daha derindeki yapılar hakkında bilgi edinmek için tüm elektrotların aynı anda açılması nedeniyle işçiliğin artması bu dizilimin dezavatajıdır.

Şekil 3.7. Wenner Dizilimi

10

Şekil 3.8’de gösterilen Schlumberger açılımı, yanal süreksizliklerden daha azetkilenmektedir ve derinlerden cevap alma yeteneği daha yüksektir. Schlumbergerdiziliminde gerilim elektrotları arasının dar olması ve her ölçüm sonundadeğiştirilmesine gerek kalınmaması açılımın avantajlarındandır.

Şekil 3.8. Schlumberger Dizilimi.

Schlumberger elektrot dizilimi düşey yönde özdirenç yapısını araştırmaamaçlı uygulanan doğru akım özdirenç yönteminde daha çok düşey elektrik sondajyöntemi kullanılır. Bu yöntemin uygulanmasında ise yaygın olarak Schlumbergerelektrot dizilimi kullanılır. Bu dizilim için görünür özdirenç ve geometrik faktör,formül (3.3) kullanılarak bulunur.K=π[(a²/b)-(b/4)] ρ=kΔV/I (3.3) Burada ΔV ölçülen gerilim farkı (milivolt) ve I ise yere uygulanan akımdır(miliamper). Görür özdirenç birimi ise ohm-m’dir. Hesaplanan görünür özdirençdeğeri logaritmik kağıtta yerine konur ve yeni AB/2 değeri için ölçüye geçilir.Arazide, işçilik hataları, elektrotlar arası uzaklığın yanlış belirlenmesi ve benzeriyanlışlıkları kontrol etmek için, görünür özdirenç değeri logaritmik kağıdaişaretlenmeden bir sonraki AB/2 konumuna geçilmemelidir. Arazide yapılanyanlışlık, arazide düzeltilmelidir. Schlumberger diziliminde dikkat edilmesi gerekenen önemli konu, akım elektrotları arasındaki mesafenin, gerilim elektrotlarıarasındaki mesafenin en az 5 katı olmasıdır (AB>5MN). Kurumsal olarak elektrikalan ölçülmek istendiğinden MN mesafesi arttırılır. Arazide bunu arttırırken, örneğinMN’nin ilk değerinde artarda iki AB/2 mesafesi için ölçüler alınır. Daha sonra MNmesafesi arttırılır ve bir önceki AB/2 mesafeleri için tekrar ölçü alınır. Bunun sebebiise, ölçü alımı tamamlandıktan sonra veri işlem aşamasında sabit MN değerleri içinçizilmiş görünür özdirenç eğrilerini birleştirmektir.3.2.2. Düşey Elektrik Sondaj (DES) Yöntemi

11

Düşey elektrik sondaj yöntemi, elektrik sondajında sabit bir nokta simetrimerkezi olacak şekilde, her ölçüm sonucunda bu noktanın iki tarafında elektrotlarınbir çizgi boyuca açılmasıyla uygulanır. Böylece yer içinde düşey yöndeki özdirençdeğişimi incelemeye çalışılır. Bu nedenle yöntem, Düşey Elektrik Sondajı (DES)olarak isimlendirilmektedir.DES tekniği, bir jeolojik yapının birimin derinliğinin hesaplanması veyabirimin üzerinde yer alan jeolojik yapının kalınlığının veya taban topoğrafyasınınbelirlenmesi gibi yeryüzünden derinlere doğru araştırma yapmayı veya yapınınderinliğini ortaya koymayı amaçlamaktadır. Burada, DES tekniği ile yeraltındakikatmanların gerçek özdirenç ve tabakaların gerçek özdirenç ve kalınlıklarının eldeedilebilmesi için görünür özdirenç (ρa) değerleri, elektrot aralığının bir fonksiyonuolarak grafik haline getirilmelidir. Şekil 3.9 ve Şekil 3.10 sırasıyla, DES uygulamasıve elde edilen görünür özdirenç değerlerinin grafik haline getirilmesini göstermektedir.

Şekil 3.9. Düşey Elektrik Sondaj (DES) Uygulaması

12

Şekil 3.10. DES ölçümü sonucu elde edilen görünür özdirenç değerlerininelektrot aralıklarının fonksiyonu olarak grafik haline getirilmesiElektrotlar arasındaki aralık arttıkça inebileceği derinlik artacağından, buuygulama ile sığ derinliklerden başlayarak belirli bir derinliğe kadar olan tabakalarınözdirençlerinin etkileri ölçülmüş olur. Bu şekilde ölçülen veri, yatay eksen (AB/2-m)ve düşey eksen ölçülen görünür özdirenç (ρa-ohm) değerleri olacak şekilde çizilir(Şekil 3.10). Elde edilen eğri, DES eğrisi olarak adlandırılır. AB/2 ve ölçülengörünür özdirenç değerlerinin çok geniş aralıkta değişmesinden dolayı, genel olarakDES eğrisinde her iki eksende logaritmiktir. Görünür özdirencin değişimindenbirinci tabakanın kalınlığı, özdirenci ve alt tabakanın özdirenci hesaplanabilir. DESyöntemiyle yeraltı tabakalarının arasındaki sınırları yeraltı yapı kesitleriylebelirleyebiliriz. DES yöntemi, yeraltı suyu içeren tabakaların aranmasında, ana kayaüstündeki örtü kalınlığının bulunmasında kullanılır. Yöntem özellikle, yatay ya da azçok yatay olan tabakaların etüdünde kullanılmaktadır.3.2.2.1. Yatay Üç Tabakalı Ortamların YorumuYatay üç tabakalı ortamların eğrileri karakterlerine göre aşağıdaki gibisınıflandırılır.1) Minimum Tip: ρ1>ρ2<ρ3 H Tipi Eğri2) Çift Artan Tip: ρ1<ρ2<ρ3 A Tipi Eğri3) Maksimum Tip: ρ1<ρ2>ρ3 K Tipi Eğri4) Çift Azalan Tip: ρ1>ρ2>ρ3 Q Tipi Eğri3.2.3. Elektrik Haritalama veya Profil (Yanal Arama)Eğer tabakalar veya ara yüzeyler yatay olmayıp düşey iseler uygulananrezistivite ölçüm yöntemi elektrik haritalama veya profil adını alır. Bu yönteminamacı yanal değişimleri bulmaktır ve bilhassa mineral prospeksiyonunda çokönemlidir. İnşaat mühendisliği çalışmasında üstteki tabakanın (yani temel kaya)derinliğini belirlemede kullanılır. Mineral araması, düşey kontakların (örneğin,faylar, dayklar, makaslama zonları, dik bir şekilde eğimli maden damarları gibi ) ve

13

üç boyutlu cisimlerin (örneğin, iletken masif sülfürlü cevherler gibi ) yerininsaptanmasını içerir .İncelenecek yapının doğrultusuna dikey olay profiller üzerinde ölçüm yapılır.Arazi durumuna bağlı olarak seçilen herhangi bir elektrot dizilişi kullanılabilir. Enfazla kullanılanlar Wenner-Schlumberger’dir. Bütün bu durumlarda görünürrezistivite potansiyel elektrotlarının orta noktasına göre işaretlenir. Bu durumdaSchlumberger için görünür rezistivite,ρa=πL²/I (ΔV/Δr)’ dir.3.2.3.1. Jeoloji ve Özdirenç Arasındaki İlişki Elektrik özdirenç yöntemi, yer altındaki özdirenç dağılımının görüntüsünü verir. Özdirenç görüntüsünü jeolojik görüntüye çevirmek önemlidir. Tablo 4; genel kayaçların, toprak materyalleri ve kimyasalların özdirenç değerlerinin göstermektedir. Volkanik ve metamorfik kayaçlar tipik yüksek özdirenç değerine sahiptirler. Bu kayaçların özdirençleri daha çok kırıkların miktarına ve bu kırıkları yeraltı suyu içeriğinin yüzdesine bağlıdır. Genelde çok boşluklu ve yüksek su içeriğine sahip sedimanter kayaçlar normalde düşük özdirenç değerine sahiptir. Nemli toprak ve tatlı yeraltı suyu da düşük özdirenç değerlerine sahiptir. Killitoprağın özdirenci, kumlu toprağın özdirencinden daha düşüktür. Yeraltı suyunun özdirenci, içerisindeki çözünmüş olan tuzların miktarına bağlı olarak 10 ohm.m’den 100 ohm.m’ye kadar değişim göstermektedir. Deniz suyu, içerdiği tuz miktarına bağlı olarak oldukça düşük özdirenç değerine sahiptir (yaklaşık 0.2 ohm.m). Bu da, deniz kenarında bulunan alanlardaki tatlı-tuzlu su sınırının haritalanmasında özdirenç yönteminin ideal olmasını sağlamaktadır. Çizelge 3.4 de ayrıca endüstriyel kirleticilere ait özdirenç değerleri de görülmektedir. Demir gibi metaller oldukça düşük özdirenç değerine sahiptirler. Potasyum klorit ve sodyum klorit gibi kuvvetli elektrolitlerden olan kimyasallar, yeraltı suyunun özdirenç değerini düşük konsantrasyonlarda olsalar bile, 1ohm.m’nin de altına düşürmektedirler. Ölçü noktalarından elde edilen özdirenç değerleri, bilindiği gibi formasyonun içerdiği suyun iletkenliğine ve formasyonun etkin tane çapına bağlıdır. Formasyonun taşıdığı suyun iletkenliği sabit kalacak olursa, ölçülen özdirenç değerleriyle yapılan kesitler jeolojik yapıya tam bir uygunluk sağlar. Bu kabulde, özdirenç değerlerinin düşmesi formasyonun tane çapının küçüldüğü kil ve killi malzemeye geçişi gösterir. Bunun tersi durumda ise, özdirenç büyümesi çakıl ve tane çapının büyüdüğü malzemeye geçişi gösterir. Bu durum geçirgenliğin artışına işaret olabilir. Geçirgenlik özdirenç ile doğru orantılıdır. Diğer bir durumda ise, tane çapı küçülür ve içerdiği suyun iletkenliği artacak olursa özdirenç değeri yine düşecektir. Elde edilen gerçek özdirenç ve yerelektrik tabakalarının jeolojik görüntüye çevrilmesi önemlidir. Bunun için, doğadaki jeolojik malzemelerin özdirenç değerlerinin bilinmesi gerekir. Birçok jeolojik malzemenin özdirenci bazı araştırmacılar tarafından hesaplanmış ve yayınlanmıştır. Bu araştırmacılar tarafından yayınlanmış olan jeolojik malzemelerin özdirenç değerleri, Çizelge 4-9’da gösterilmiştir. Çalışma alanından elde edilen özdirenç verilerinin yorumlanması ve çalışma alanının jeolojik görüntüsünün oluşturulması amacıyla bu çizelgelerden faydalanılmıştır.

Çizelge 3.4. Bilinen bazı kayaçların, toprak materyalleri ve kimyasalların özdirenç değerleri

14

Çizelge 3.5. Bazı Kayaçların Elektrik Özdirenç Değerleri

Çizelge 3.6. Su ve jeolojik malzemelerin özdirenç ve yorumları

15

Çizelge 3.7. Kayaçlardaki Su İçeriğine Bağlı olarak Elektrik Özdirencin değişimi

16

Çizelge 3.8. Bazı Sular ve Elektrik Özdirençleri

Çizelge 3.9. Kayaçlardaki Poroziteye bağlı olarak özdirencin değişimi

17

3.2.3.2. Saha Çalışmaları Öncesi Yapılan İşler İnceleme alanı ve çevresinde daha önce yapılan jeolojik çalışmalar değerlendirilerek inceleme alanının 1/25.000 ölçekli Antakya P36-d4, R36-a1, R36- a2 pafta numaralı topografik haritaları üzerinde toplam 30 noktadaki (Karaköse Beldesinde 14, Kışlak Beldesinde 9, Yeditepe Beldesinde 7 adet olmak üzere) Düşey Elektrik Sondaj yerleri işaretlenmiştir (EK.1-3)

3.2.3.3. Rezistivite Çalışması İçin Ekipman 3.2.3.3.1. Kullanılan Aletin TipiRezistivite ölçümleri için gerekli ekipman; bir güç kaynağı, akım ve voltaj ölçerleri, akım elektrotları, potansiyel elektrotları, makaralar ve kablolardan oluşmaktadır (Resim 3.1). Harcanan güç ya doğru akım ya da tercihen 60 Hz’den küçük düşük frekanslı alternatif akımdır. Eğer doğru akım kullanılıyorsa bataryalar (piller) seri olarak bağlanmak suretiyle toplam birkaç yüz volt’luk bir güç elde edilir. Sınırda akım kapasitesi ve kısa ömür sebebiyle, batarya kaynakları kolay taşınabilir olmalarının ötesinde fazla avantajlı değildirler. Tek yönlü akımın sebep olduğu elektrik polarizasyon etkilerinden kaçınmak için doğru akım polaritesinin periyodik olarak ters çevrilmesi (kutupların değiştirilmesi) gerekir. Bu da ya ters çevirme anahtarı yoluyla elle veya komutatör, röle sistemi ile yapılır. Değişme oranı dakikada 3 veya 4 defadan saniyede 100 kere mertebesinden olabilir.

Resim 3.1. Arazide kullanılan ekipmanlar

3.2.3.4. Kullanılan Elektrotlar Alternatif akım güç kaynakları için bütün elektrotlar çelik, alüminyum veya pirinç olabilir. Burada paslanmaya karşı en iyisi paslanmaz çelik elektrotdur. Doğru akım güç kaynağı kullanıldığı için potansiyel elektrotları olarak gözenekli potlar kullanılmıştır. Elektrotlar en az 30 cm boyunda olmalı ve böylece iyi elektrik teması için 5-15’i yer içine çakılabilmelidir. Çok kuru zeminlerde ise elektrotlara sudökülerek bu temasın artması sağlanabilir. Arazide kullanılan makaralar üzerine sarılı haldeki kabloların iyi yalıtılmış ve mümkün olduğu kadar hafif olması gerekir. Lastiğe göre plastik yalıtım aşınma veneme karşı daha dayanıklıdır. Fakat bazı plastikler soğuk havalarda bozulabilirler.

18

3.2.3.5. Ölçüm Düzeni Düşey Elektrik Sondaj (DES) noktalarında ölçüm düzeni olarak Schlumberger elektrot dizilimi kullanılmıştır. Akım elektrotları (A ve B) birbirinden 2r kadar bir uzaklığa yerleştirilmiştir. Schlumberger diziliminde elektrotlar O (M ve N’nin ortası) noktasına göre simetriktirler. Yalnız MN aralığı AB aralığından ve en çok onda biri kadardır (2r >5MN). Bunun amacı da daha çok O daki alanı ölçmeye çalışmaktır. İnceleme alanında AB uzaklığı maksimum 500 m alınmıştır.

Şekil 3.11. Schlumberger dizilimi

3.2.3.6. Büro Çalışmaları İnceleme alanında topograf aracılığı ile belirlenen Düşey Elektrik Sondaj (DES) noktalarında Sclumberger elektrot dizilimine göre arazide alınan ölçümlerölçü karnelerine işlenerek büro çalışmalarına başlanmıştır.

Resim 3.2. Schlumberger ölçümlerinde kullanılan rezistivite aleti

3.2.3.6.(1). Görünür Özdirenç Değerlerinin Hesaplanması19

Arazide alınan ölçüler formüle göre hesaplanarak görünür rezistivite değerleri hesaplanır. Hesaplanan rezistivite değerleri düşey eksende, ölçü derinliği (AB / 2) yatay eksende olmak üzere işaretlenerek logaritmik kağıtlara işlenir. Böylece jeolojik tabakaların yüzeyden derine doğru görünür rezistivite değişim grafikleri elde edilir. Grafiklerin kaydırma tekniği ile düzeltilip Orellana - Mooney model eğrileri ile çakıştırılması sonucunda tabakaların gerçek rezistivite ve kalınlıkları belirlenir. Her ölçü noktası için bu işlem tekrarlanarak elde edilen değerler ölçü noktalarının altına yazılıp tabaka sınırları belirlenir. Hazırlanan bu veriler kullanılarak “ Elektrik Yapı Kesitleri “ hazırlanır. Fakat çalışma alanında elle değerlendirme yöntemi yerine bilgisayar programı kullanarak değerlendirme yapılmıştır. Buna göre Sclumberger elektrot dizilimine göre alınan ölçümlerρa=k ΔV/I (3.1)bağıntısına göre hesaplanarak, her DES noktası için IPI2WİN programında değerlendirilerek her bir noktanın gerçek özdirenç değerleri ve tabaka kalınlıkları elde edilmiştir.3.2.3.6.(2). DES Eğrilerinden Tabaka Parametrelerinin Bulunması DES ile araziden elde edilen veriler bilgisayar yardımı ile veya model eğriler ve yardımcı nokta kartları kullanılarak yorumlanmaktadır. Model eğriler ve yardımcı nokta kartları ile yorumda, değerler saydam kağıt üzerine işaretlenir ve yorumcu bu veri değerini abaklar ve yardımcı nokta kartlarına kişisel görüşünü katarak çakıştırmaktadır (Tagg, 1934). Bu incelemede tabaka parametrelerinin bulunması için yapılan ölçümler IPI2WIN programı kullanılarak değerlendirilmiştir. IPI2WIN programı elektrik prospeksiyon tekniklerinde kullanılan herhangi bir popüler elektrot dizilimi ile alınan, düşey elektrik sondajı ve/veya IP verilerini otomatik yorumlayacak şekilde dizayn edilmiştir. IPI2WIN elektriksel prospeksiyon tekniklerinde (1D) bir boyutta ters ve düz çözüm yapabilecek kapasitede bir programdır. Düz çözüm problemlerinde ise Moskova Devlet Üniversitesi Jeofizik Laboratuarlarında geliştirilen lineer filtreler kullanılmaktadır. Ters çözüm problemlerinde en küçük tabakalı ortamlarda Newton algoritmasının değişkenlerini kullanarak ya da problemlerin çözümünde Tikhonov yaklaşımını kullanarak minimize ederek düzenler. Ters çözüm problemleri her bir eğri için ayrı ayrı çözülür. Program inceleme alanında 30 DES noktasında Sclumberger dizilimine göre alınan ölçülerden, yarı açılım uzaklığı (AB/2) ile bu değerlere karşılık gelen (3.3) bağıntısına göre hesaplanan görünür özdirenç değerleri kullanılır.3.2.3.6.(3). IPI2WİN Bilgisayar Programı Araziden elde edilen özdirenç değerleri IPI2WİN bilgisayar programında değerlendirilmiştir. Program, Schlumberger arazi verilerini kolay ulaşılabilir bir veri kütüğünde saklamak ve hızlı bir biçimde özdirenç eğrilerini değerlendirmek amacıyla hazırlanmıştır. Program, Schlumberger elektrot açılımına karşılık gelen değerler girilerek DES eğrisini oluşturmaktadır (Şekil 3.12) IPI2WİN Bilgisayar programı; tabakaların kalınlıklarını, özdirenç değerlerini ve yer altı yapısının litolojisini belirler

Şekil 3.12. IPI2WİN Bilgisayar Programı yardımıyla DES eğrilerinin oluşturulması

20

3.2.3.6.(4) Görünür Özdirenç Kat Haritalarının Hazırlanması Görünür özdirenç değerlerinin yatayda ve düşeydeki değişimini incelemek amacıyla görünür özdirenç kat haritaları oluşturulmuştur. Görünür özdirenç kat haritaları, iki boyutlu topografya haritalarına benzer ancak; yükseklik değerleri eş yükselti eğrilerinin yerine ρa değerleri ve eş görünür özdirenç eğrileri kullanılarak elde edilir ve belirli bir araştırma derinliği için incelenen alanda yanal jeolojik yapılanma hakkında bilgi verir. İnceleme alanında önceden hazırlanan 1/25.000 ölçekli topografik harita üzerinde belirlenen toplam 30 DES noktasında Schlumberger elektrot dizilimine göre alınan ölçümlerden elde edilen görünür özdirenç değerleri baz alınarak Surfer 8 programında AB/2=4, 10, 15, 30, 70, 120, 160, 250, 300 m için görür özdirenç kat haritaları hazırlanmıştır.

4.2 Görünür Özdirenç Arazi Eğrileri Görünür özdirenç değerleri ile bunlara karşılık gelen (AB/2) yarı açılım uzaklıkları IPI2WİN programında veri olarak girilerek arazi eğrileri bilgisayarda çizdirilmiştir (Şekil 4.1-4.30). Her bir istifi oluşturan tabakaların kalınlıkları ve özdirenç değerleri hesaplanmıştır. Bu grafikte yatay eksen (AB/2) yarı açılım uzaklığı (metre), düşey eksen ise görünür özdirenç (ohm-m) olmak üzere çift logaritmik olarak görünür özdirenç arazi eğrisi çizilmektedir.

4.4 Litolojinin Tanımlanması DES ölçümlerinin IP2WİN bilgisayar programına göre değerlendirilmesi sonucu bulunan tabaka parametreleri (Şekil 4.1-4.30) göz önünde tutularak ve D.S.İ tarafından açılan su sondaj kuyularından alınan kırıntılı numune örneklerinin tabaka parametreleri ile karşılaştırılması baz alınarak hangi özdirenç değerinin litolojik olarak hangi formasyona karşılık geldiği Çizelge 4.4’de verilmiştir.

Çizelge 4.4. İnceleme alanında bulunan birimler ve bunlara karşılık gelen özdirençdeğerleri

21

Yeraltı suyunun varlığını ortaya koyan en önemli delil şüphesiz ki yeraltı su seviyesine çok yakın bölgelerdeki önemli özdirenç düşüşleridir. Örneklerde; yeraltı su seviyelerinin özdirenç düşüşlerinin hemen başladığı, sona erdiği veya her ikisinin arasına da rastlamaktadır. Özdirenç değerleri bilindiği gibi jeolojik yapının içerdiği suyun kondüktivitesine ve efektif tane çapına bağlıdır. Eğer yapının taşıdığı suyun özdirenci sabit kalacak olursa; ölçülen özdirenç değişiklikleri ile değerlendirilen kesitler jeolojik yapıya tam bir uyumluluk gösterirler. Özdirencin değerinin düşmesi, yapının tane çapının küçüldüğünü gösterir. Bunun tersi olarak özdirenç değerinin büyümesi ise tane çapının büyümesi ile izah edilir. Kilin bazı seviyelerinin çakıl içermesi özdirencin yükselmesine buna karşılık kumun bazı seviyelerinin kil içermesi özdirencinin düşmesine neden olmakta aynı şekilde çakılın bazı seviyelerinin kum ve kil içermesi özdirencinin düşmesine sebep olmaktadır. Gözenekliliğin, özdirenç ve malzeme durumlar ile olan ilişkisi; gözeneklilik özdirenç ile ters orantılıdır. Yani gözenekliliği büyük olan yapının özdirenç değeri küçük ve dolayısıyla ince elemanlı, gözenekliliği küçük olan yapıların özdirenç değeri büyük, buna bağlı olarak ta yapıyı meydana getiren elemanların irileştiği anlaşılır.

Uygulama AlanlarıDoğru akım elektrik özdirenç (rezistivite) yönteminin uygulama alanları şunlardır;-Yeraltı yapılarının belirlenmesi-Tuzlu su girişimi ve kirlilik haritalarının elde edilmesi-Gömülü atık yerlerinin belirlenmesi-Yeraltı suyu, petrol, maden gibi doğal zenginliklerin aranması-Kuyu logları

1.) YERALTI YAPILARININ ÖZDİRENÇ YÖNTEMİYLE SAPTANMASIÖZET Jeofizikte yanal süreksizlikler olarak tanımlanan yer yapıları (fay, bindirme, antiklinal ub.) Özdirenç profil (kaydırma) yöntemiyle ayrıntılı biçimde saptanabilmektedir. Yöntemin Zonguldak TaşkÖmıir havzasındaki uygulamalarında olumlu sonuçlar alınmış, uygulama ve değerlendirmelerine bazı gelişimler sağlanmıştır, özellikle sonucu sondajla da kanıtlanan Akkonak yöresi çalışması bunun ilginç bir örneğidir.1. GİRİŞ

22

Jeofizik yöntemler, yer içinde elektrik İletkenlik, yoğunluk, mıknatıslanma, ses hızı gibi fiziksel değiştirgen (Parametre) lerin değişimini inceleyerek, yeraltıyapılarını belirlemeyi amaçlar. Yeraltı yapısına ve kayaç türlerine göre farklılık gösteren fiziksel değiştirgenler, jeofizik aletleri ile ölçülerek saptanırlar. Parametrelerdeki değişimler yeraltındaki süreksizlikleri belirler. özdirenç yöntemleri, kayaçların elektriği geçirme yeteneği olan iletkenlik kuramıyla bağımlıdır. Günümüzde geniş bir kullanım alanı olan özdirenç yöntemlerinin başlıca iki ana uygulaması vardır. a) Düşey süreksizliklerin saptanmasını sağlayan elektrik sondaj yöntemiyle katmanların kalınlık, derinlik ve özdirençleri belirlenir. b) Yanal süreksizliklerin belirlenmesini sağlayan elektrik profil (Kaydırma) yöntemiyle de fay, dokunak, senklinal, antiklinal vb. yeraltı yapı biçimleri saptanır. özellikle yeraltı İşletmeciliğinde yapısal jeolojik sorunların ayrıntılı olarak çözümlenmesi gerekmektedir. Bildirinin konusu olan kaydırma yöntemi, anılan sorunların çözümünde olumlu sonuçlar vermektedir.2. YÖNTEM TEKNİĞİ VE TEMEL İLKELER Yapay doğru akım elektrik özdirenç yöntemleri, en az iki uçtan (elektrottan) yere verilen elektrik akımına karşı yerin gerilmesi esasına dayanır. Özdirenç, kayaçların elektrik akımına karşı koyma kuvveti ya da birim küp materyalin elektriksel direnci anlamındadır. Yerin gerilme durumu yapının Özelliklerini belirtir. Söz gelimi, aşırı gerilme dirençli, gerilimsizlik ise iletken ortamları yansıtır. Elektriksel İletkenlik, kayaç dokusunun sık ya da seyrekliğine, tane büyüklüğüne, gözenekliliğine, gözenekler arası bağlantı ve suya doygunluk oranına, kayacın bulunduğu derinliğe, basınca, sıcaklığa, dolgu sıvısının tuzluluğuna, komşu kayaçların özdirenç ve ardalanma biçimi vb. etkenlerine bağlıdır. Yeraltında kimi bölümlerden akım kolay geçer. Öyle bölümler vardırki, akım ne denli artırılırsa artırılsın geçmez. Diğer bir deyişle yerin direnci elektrik akımının gücünü yenmiştir. Ulaşılan bu derinliğe elektrik temel denir. Örneğin yeraltı boşlukları da akıma karşı direndiklerinden elektrik temel kimliğinde kendilerini ele verirler. Özdirenç yöntemi uygulamalarında genellikle dört elektrotlu sistemler kullanılır (Şekil 1). Dışlarda yer alan akım elektrotlarıyla yere akım verilir. Yaratılan gerilim içlerde yer alan gerilim elektrotlarıyla algılanır. Özdirenç kaydırma yönteminde, yanal süreksizliklere daha duyarlı olması nedeniyle Schlumberger elektrot dizilim tekniği uygulanır. Kaydırma yönteminin arazi uygulamasında, sistem bir doğrultu boyunca, derinliğe göre önceden belirlenen elektrotiar arası uzaklıklar değiştirilmeden, olduğu gibi yeni ölçü noktasına kaydırılır. Böylece aynı derinlik İçin her ölçü noktasında ölçümler alınır. Daha sonra elektrotlar arası uzaklık başka bir derinliğe göre değiştirilir. Böylelikle istenilen derinliklere özgü dizi ölçüler alınır. Elde edilen görünür özdirenç verileri yatay uzaklık ölçü noktaları eğrileri (grafikleri) ve yer elektrik kesitleri biçiminde değerlendirilir.

Şekil 1. Schlumberger türü dört elektrotlu dizilim. Yer elektrik kesitlerinin hazırlanışında; ölçülerin yeraltındaki konumları, kesit ölçeğiyle aynı olan çizelgeler (abaklar) yardımıyla (Şekil 2) belirlenir ve ölçü değerleri konumlarına atanır. Özdirenç değerleri yardımıyla eş özdirenç eğrileri (konturları) çizilerek "yer elektrik kesiti" elde edilir. Anılan çizelgelerle, bozuk yeryüzeyi biçimlerinin, ölçü noktaları konumlarına olan etkileri, en aza indirgenmekte ve yükseklik düzeltmesi yapılmaktadır. Yer elektrik kesitleri, yerin düşey doğrultuda belli bir derinliğe kadar olan elektrik iletkenlik özelliğini yansıtırlar. Aynı özdirenç değerli noktaların

23

birleştirilmesinden oluşan eş özdirenç eğrilerinin biçimleri ve değerleri yeraltındaki süreksizliklerin dolayısıyla yeraltı yapılarının belirlenmesini sağlarlar. Eş özdirenç eğrileri fay düzlemi boyunca sıklaşırlar ve fayın eğimine uygun biçimde ardalanırlar. Eğri yoğunluğundan fay zonu (boşluğu) da belirlenir. Anılan eğriler genellikle katman eğimlerini izlerler. Bu özelliklerinden katman eğim ve doğrultulan hakkında da bilgi sağlanır, özellikle kıvrım, bindirme düzlemi, yataklanma sınırları, yeraltı boşlukları ile karstik oluşuklar ve cevher oluşuklarının geometrisi belirlenebilmektedir. Yeraltı boşluklarında genellikle boşluğun biçimine uygun olarak yüksek değerli Özdirenç eğrileriyle kapanışlar olmaktadır. Eğer boşluk kireç taş in da İse ve İçi iyonize suyla dolu ise kapanışlar düşük değerli Özdirenç eğrileriyle belirlenmektedir. Kimi zaman da dolaylı değerlendirmelerle sonuca gidilir, örneğin kurşun - çinko yatak lan mal arı genelde büyük oranlarda kil içerirler ve kilin özdirenç değeri oldukça düşüktür. Bu tür bölgelerde aynı yöntemin uyguIanmasıyla düşük değerli kapanışlara yapılan sondajlarla kurşun - çinko yatakları bulunmuştur. Örnek yer elektrik kesitlerinde görüleceği gibi süreksizlik (fay) belirtilerinin derinlere uzanım biçimi değişken olup ortalama eğim değeri alınmaktadır. Zaten doğada da fay zonlan ya da eğimleri düzgün olmayıp değişkendir. İstenilen derinliklerde fay eğiminin değeri, yer elektrik kesitlerinden ölçülebilir. Kesit doğrultusu île fay doğrultusu arasındaki açı dik değilse, bulunan eğim görünürdür ve eğim düzeltme çizelgeleriyle gerçek eğime dönüştürülür.

2.) Tuzlu su girişimi ve kirlilik haritalarının elde edilmesi 2.1. Özdirencin Sıcaklık ve Tuzluluk ile Değişimi Toprak özdirenci değişken niteliktedir 10 Ω-m ile 10000 Ω-m arasında olduğu gözlenmiştir. Toprak özdirenci toprak tipine, sıcaklığına, rutubetine, tuz oranına bağlıdır. 2.1.1. Özdirencin Sıcaklıkla Değişimi Kayaçlarda sıcaklıkla değişen fiziksel özelliklerden biri de elektrik özdirenç değerinin sıcaklıkla çok katlı olarak azalmasıdır. Bir kayacın özdirenci ile içerdiği suyun özellikleri arasında

bağıntısının olduğu gözlenmiştir. Formülden de görüldüğü gibi bir kayacın özdirenciiçerdiği elektrolitin özdirenci: pw ve suyla dolu gözenek oranı: 0 ye bağlıdır.Eşitlikteki indisler a ve m kayaç türüne bağlı sabitlerdir, a tortul kayaçlarda l denbiraz küçük, volkanik kayaçlarda 2-5 arasındadır, m çimentolu sert kayaçlarda 1.7-2.2 çözük ve oturmamış kayaçlarda 1.4-1.7 arasında değere sahiptir. Eşitlik doğrudansıcaklığa bağımlılık göstermez. Sıcaklıkla değişim gösteren elektrolitin özdirencidir.Gözenekleri dolduran suyun yüzdesinin ve tuzluluk miktarının da kayaç özdirencinindüşmesine neden olan faktörler olduğu da unutulmamalıdır. Bu nedenle etütsahasında bir ortamda özdirenç değerlerinin düşmesi mutlaka o ortamın sıcakolduğunu göstermez. 2.1.2. Özdirencin Tuzlulukla Değişimi Canlıların gereksinimlerini karşıladıkları tatlı su miktarı toplam su miktarıiçinde çok küçük bir orandır. Yerüstü sularının kıt olduğu bölgelerde su talebininkarşılanması için yeraltı suları kullanılmaktadır. Yeraltı sularının en önemli özelliğiyenilenebilme özelliğinin çok sınırlı olması ve uzun zaman istemesidir.Ülkemizde de sahillerdeki nüfus yoğunluğunun özellikle ikinci konutlarınsayısının sürekli artması, içme, kullanma ve sulama su gereksinimlerinin kıyıakiferlerinde açılmış kuyulardan sağlanmaya çalışılması, aşırı pompaj gibi nedenlerdeniz suyunun yeraltı suyuna ilerlemesine (yeraltı suyunun tuzlanması, tuzlu sugirişimi) yol açmaktadır. Dünya nüfusunun yaklaşık % 50’si kıyı çizgisinden itibaren60 km.’lik sahil şeridinde yaşamaktadır (Oude Essink, 2001).

24

Kıyı bölgeleri dünya nüfusunun en yoğun toplandığı, en iyi şartları içerenyerlerdir. Bununla beraber, bu bölgeler kasırgalardan kaynaklanan taşkınlar, dalga kabarması, tuzlu su girişiminden kaynaklanan tatlı su kıtlığı gibi problemlerle dekarşı karşıyadır. Kıyı akiferlerini etkileyen parametreler Şekil 4.31’de özetlenmiştir.Tuzluluğun 3 muhtemel sebebi olabilir: 1) Denize yakın kısımlarda, alüvyona doğrudan doğruya denizden nüfuz edentuzlulukla su kalitesi bozulmaktadır. 2) Alüvyon altında bulunan kilin çok ince kum ihtiva ettiğinde denizden buformasyona nüfuz eden tuzlu su kapilarite ile yukarı seviyelere ulaşıp, su kalitesinibelirli bir ölçüde bozabilir. 3) Eğer çevrede jipsler bulunuyorsa, bunlar satıh suları ile yıkanınca sülfatlı sularakifere kadar nüfuz edip yine kaliteyi bozabilir.

Şekil.4.31. Kıyı akiferlerini etkileyen parametreler (Kumar, 2006) 2.1.3. Olası Tatlı Su-Tuzlu Su Girişimli Bölgelerin Varlığının Araştırılması Deniz kıyısına yakın bölgelerde yer alan ve denizle bağlantısı bulunan akifersistemlerinde, çeşitli kaynaklarla oluşan yeraltısuyu beslenimi denize doğru süreklibir tatlı su akımını oluşturur. Böylece akiferde seviyesi iç bölgelere doğru artan birtatlı su kütlesi bulunmaktadır. Tatlı suyun basıncı aşırı pompalamayla azaldığında dengeyi sağlamak üzere deniz suyu, tatlı suyun çekildiği gözenekleri doldurmaküzere ilerler ve dengeyi sağlar. Tuzlu suyun kıyılardaki tatlı su akiferlerine doğruilerlemesi olayına “deniz suyu girişimi” adı verilir. Şekil 4.32’de kıyı akifer tipindeoluşabilecek tuzlu su sınırını göstermektedir.Deniz suyunun tatlı su akiferlerine doğru ilerlemesi sonucu bu akiferlerdetuzlanma oluşur ve kullanılamaz hale gelir. Deniz suyu girişimi olayı, üç tarafıdenizlerle çevrili ve geniş alan kaplayan tuzlu göllerinin bulunduğu Türkiye içindeçok önemlidir. Yapılan araştırmalarda Akdeniz sahillerimizdeki kıyı akiferlerindeaçılan kuyularda aşırı su çekimi sonucu birçok kuyuda tuzlanma gözlenmiştir.Tuzlanan akiferlerin tekrar tatlı su akiferine dönüşmesi uzun yılar aldığından; içme ve kullanma suyunun büyük bir kısmını yeraltı sularından sağlayan sahildeki yerleşim merkezlerinde büyük sorunlar yarmaktadır

25

. Şekil 4.32. Kıyı akiferlerinde tuzlu su girişim örneği.

Kıyı akiferlerinin işletilmesi, tuzlu suyun girişimini önlemeye yönelik sıkı ve devamlı bir denetimi gerektirir. Tuzlu su girişimini önlemek için; kıyı akiferlerinde açılan kuyularda pompajın azaltılması, pompaj kuyularının kıyıdan uzakta açılması, yapay beslenme tekniği, kıyıya paralel düşüm çizgisinin oluşturulması ve yapay perdelerin yapımı gibi pek çok yöntem kullanılır. Bu yöntemlerden en önemli olanı pompajın azaltılmasıdır. Kıyı akiferlerinde beslenmeye göre saptanmış bir pompalama rejimi uygulanıp fazla su çekmemek ve böylelikle tuzlu su girişine baştan meydan vermemek en etkili ve en ekonomik yoldur.

3.) Gömülü atık yerlerinin belirlenmesi Özet Katı atık düzenli depolama sahalarında çevre kirliliği açısından en önemli parametrelerden birisi oluşan sızıntı sularıdır. Katı atıkların muhtevasından kaynaklanan ve pek çok kirleticiyi bünyesinde ihtiva eden sızıntı suyunun temelde iki önemli kaynağı vardır. Bunlardan birincisi depolanan atığın su muhtevası, diğeri ise dışarıdan depolama sahasına giren su miktarıdır. Her iki kaynaktan gelen sızıntı suları, depolama sahası tabanına uygulanan geçirimsizlik tabakadaki drenaj kanallarıyla toplanarak arıtmaya tesisine gönderilmektedir. Ancak gerek depo gövdesindeki basınçtan gerekse de sıkışmalardan, sızıntı suları belirli noktalarda akiferler şeklinde birikimler oluşturmaktadır. Odayeri Katı Atık Düzenli Depolama Sahasında, depo gövdesinde bulunan su muhteviyatı tespitine yönelik jeofizik metotlar kullanılarak çalışmalar yapılmıştır. Doğal potansiyel (SP) ve Elektrik özdirenç yöntemleri kullanılarak yapılan bu çalışmada depo gövdesindeki su muhteviyatı tespit edilmiştir. Elde edilen veriler, özellikle depolama sahasının işletilmesine yönelik çalışmalara önemli ölçüde ışık tutmaktadır. 1. GirişÇevre kirliliğinde önemli bir paya sahip katı atıklar, bugün dünya otoritelerininüzerinde durduğu önemli bir problem haline gelmiştir. Katı atıkların bertarafı içindeğişik teknolojiler kullanılsa da, sonuçta bir miktar atığın nihai bertarafı amacıyladüzenli depolama alanları hazırlanmakta ve kullanılmaktadır. Her ne kadar ABSürecinde katı atık yönetimine ait stratejik planlamalar düzenli depolamaalanlarına gönderilen katı atıkların miktarını azaltmak zorunda bıraksa da, bertarafişlemleri sonucu meydana gelen nihai atıkların depolanması kaçınılmaz olmaktadır.Katı atıkların muhtevasından kaynaklanan çok sayıda kirletici parametreyibünyesinde ihtiva eden sızıntı suyu, katı atıkların içinden süzülerek bir takımfiziksel kimyasal ve biyolojik olaylara maruz kalma sonucu oluşmaktadır. Önlemalınmadığı takdirde yeraltı ve yer üstü kaynaklarını ciddi ölçüde kirletmektedir.Sızıntı suyunun iki önemli kaynağı vardır. Bunlardan birisi depolanan atıktaki sumuhtevası diğeri ise dışarıdan depoya giren su miktarıdır. Dışarıdan depolamasahasına giren su, yağmur sularının depo üzerinden sızması ve yüzeysel sularındepoya girmesiyle oluşmaktadır. Depo gövdesinde oluşan sızıntı suları sızıntı suyu

26

toplama kanallarıyla toplanarak arıtma tesisine gönderilmektedir.Odayeri düzenli depolama sahasının hidrolik kütle dengesini ortaya koymak içinyapılan çalışmada bilinmeyen bir parametre olarak, depo gövdesindeki sumiktarının tespit edilmesi gerekliliği ortaya çıkmıştır. Bu sebeple jeofizikyöntemlerden doğal potansiyel ve elektriksel özdirenç yöntemleri kullanılarak depogövdesinde bulunan su miktarı tespit yönelik çalışmaları yapılmıştır.2. Materyal ve MetotJeofizikte uygulanan elektriksel yöntemler zeminin elektrik özelliklerini ölçmek içindoğal ve yapay kaynakları kullanan ve değerlendiren yöntemler olarak sınıfladırılır.(Keller ve Frischknecht, 1966). SP ( Doğal Potansiyel) yöntemi zeminde var olandoğal durağan elektrik potansiyellerin ölçülmesine dayanır. Elektrik Özdirençyöntemi de yüzeyde yapay olarak oluşturulan elektrik alanları ile zeminin özdirencive iletkenliğinin ölçülmesine olanak sağlar. Yeraltında mevcut yapıların tespitinde,fiziksel özelliklerindeki değişimlerden yararlanarak saptamaya dayanan doğal veyapay kaynaklı jeofizik yöntemler uygulanmaktadır. Odayeri katı atık düzenlidepolama sahasında depo gövdesinde oluşan suyun tespiti için jeofizikyöntemlerden Elektrik özdirenç yöntemi ve SP (Doğal Potansiyel) yöntemlerikullanılmıştır.2.1. Elektrik Özdirenç YöntemiYeraltındaki yapıların elektriksel özelliklerinin farklı olmasından yararlanarakyüzeyde iki ayrı noktadan bir çift elektrotla yere akım gönderilmesi esasına dayanır.Bu metot, gönderilen akımın diğer iki elektrotta meydana getireceği potansiyelfarkın ölçülmesine dayanan yapay kaynaklı bir yöntemdir. Bu yöntem Jeolojikyapıların kalınlık ve derinliklerinin belirlenmesi, tuzlu su girişimi ve kirlilikharitalarının elde edilmesi, gömülü atık yerlerinin belirlenmesi, Yeraltı suyu, petrol,maden gibi doğal zenginliklerin aranması ve kuyu loglarında yaygın olarakkullanılmaktadır.

Katı Atık Düzenli Depolama Sahası Depo Gövdesindeki Su Muhtevası

Şekil 1. Elektrik Özdirenç Yöntemi

3. Değerlendirmeİnceleme alanında topografyadan ve çöp alanından kaynaklanan koşulların elverdiğiölçüde araştırma derinlikleri jeofizik ölçümler yapılarak bulunur.Arazide alınan ölçüler büro ortamında iki tabaka TAGG abakları yardımıyladeğerlendirilmesi yapılır ve ölçü alınan noktalarda ki derinlikler ve bu derinliklere karşılık

27

gelen özdirenç değerleri belirlenir. Alınan ölçüler araştırma amacına paralelolarak inceleme alanına yayılmıştır. Özdirenç değerlerinin değişimi kaç Ohm-marasında değiştiği görülür. Özdirenç değerlerinin değişim göstermesinde inceleme alanında yer alan çöp yığınının çok önemli bir katkısı bulunmaktadır. İnceleme alanında ki ölçüler, çalışma amacına yönelik olarak çöp alanının içerisinde ve dışında alınmıştır. Bu şekilde alanın çöp yığınından etkilenip etkilenmediği de ortaya konulmaya çalışılmıştır. Özdirenç ölçülerinin çok düşük değerlerde olduğu kesimler kil ağırlıklı birimlere ve özellikle de çöp etkisine karşılık gelmektedir.

Çizelge 1. Elektrik Özdirenç Düşey Kesiti

Katı Atık Düzenli Depolama Sahasının hidrolik kütle dengesininbelirlenmesi amacıyla bir dizi çalışma yürütülmüş olup, bu çalışma kapsamındahidrolik kütle dengesinde bir bilinmeyen olarak karşımıza çıkan depo gövdesindekisu miktarının tespitine yönelik jeofizik yöntemlerden elektriksel özdirenç metodu kullanılarak çalışma yapılmıştır. özdirenç değerlerinin çok düşük olduğu kesimler çöp kaynaklıkirlenme olarak kendini göstermektedir. Bu açıdan değerlendirildiğinde özellikleDES – 1 noktasında 1–13 metre arasında hesaplanan 70 Ohm-m değeri yoğun birşekilde suyun mevcut olduğunu göstermektedir. Yüzeyde suyun bulunmasınınsebebi tabanda gaz basıncı ile suyun yukarı doğru hareket etmesi ile açıklanabilir.

4.) Yeraltı suyuYer altı Suyu (Taban Suyu) Yağış olarak yeryüzüne düşen ya da yeryüzünde bulunan suların, yerçekimi etkisiyle yerin altına sızıp, orada birikmesiyle oluşan sulardır. Yer altı suyunun oluşabilmesi için beslenme ve depolanma koşullarının uygun olması gerekir. Yer altı suyunun beslenmesini etkileyen en önemli etmen yağışlardır. Depolama koşulları ise yüzeyin eğimine, bitki örtüsüne ve yüzeyin geçirimlik özelliğine bağlıdır.

28

Yer altı Sularının Bulunuş Biçimleri Bol yağışlı ve zemini geçirimli taşlardan oluşan alanlarda yer altı suyu fazladır. Az yağış alan, eğimi fazla ve geçirimsiz zeminlerde ise, yer altı suyunun oluşumu zordur. Kum, çakıl, kumtaşı konglomera, kalker, volkanik tüfler, alüvyonlar, geçirimli zeminleri oluşturur. Bu nedenle alüvyal ovalar ve karstik yöreler yer altı suyu bakımından zengin alanlardır. Kil, marn, şist, granit gibi taşlar ise geçirimsizdir. Yer altı suyu oluşumunu engeller. Yeraltında biriken sular Taban suyu Artezyen Karstik Yeraltı Suyu olarak bulunur.

Taban Suyu Altta geçirimsiz bir tabaka ile sınırlandırılan, geçirimli tabaka içindeki sulardır. Bu sular genellikle yüzeye yakındır. Marmara Bölgesi'ndeki ovalar, Ege Bölgesi'ndeki çöküntü ovaları, Muş, Erzurum ve Pasinler ovalarındaki yer altı suları bu gruba girer.

Artezyen Bu tür sular basınçlı yeraltı sularıdır. İki geçirimsiz tabaka arasındaki geçirimli tabaka içinde bulunan sulardır. Tekne biçimli ovalar ve vadi tabanlarında bu tür sular bulunmaktadır. İç Anadolu Bölgesi artezyen suları bakımından zengindir.

HİDROJEOLOJİK (YERALTI SUYU) JEOFİZİK YÖNTEMLERLE ARAŞTIRILMASI

Hidrojeolojik araştırmalarda en çok uygulanan jeofizik yöntemler jeoteknik yöntemler ve sismik reaksiyon yöntemleridir.

JEOTEKNİK YÖNTEMLER

Yeraltını teşkil eden formasyonların fiziksel özellikleri arasında kayaçların elektriksel durumlar ile ilgili parametreler, satından itibaren uygulanan elektrikli metodlar ile ölçülüp hesaplanabilmektedir.

Kayaçların elektriki özellikleri denilince ilk akla gelen şey elektrik akımının kayaç içinde iletilmesidir.

ELEKTRİKİ İLETKENLİK

a) Elektronların hareketi (yer değiştirmesi) ile meydana gelen elektronik veya metalik.b) İyonların hareketi ile meydana gelen iyonik veya elektrolitik olmak üzere ikiye ayrılmaktadır.

Genellikle bizi ilgilendiren problemlerde yerdeki iletkenlik iyonik tiptedir.

İletkenlik yerine jeofizikte, iletkenliğin tersi olan özdirenç veya rezistivite ifadesini kullanmak adet olmuştur. Satıhtan itibaren yeraltını teşkil eden formasyonların rezistiviteleri ölçülebilmektedir. Bunun için homojen ve izotop bir tabaka düşünülecek olursa böyle bir ortamdan iki A ve B akım elektrodu vasıtasıyla yerden bir elektrik akımı geçirilmektedir. Akımın geçtiği zaman zarfında husule gelen potansiyel farkı, içte bulunan iki M,N potansiyel elektrodu yardımıyla tesbit edilebilir. Bu takdirde bu ortama ait rezistivite değeri gerçek rezistivite değeridir.

Yeraltı heterojen olduğu ve rezistivite değeri birbirinden farkı tabakalardan meydana geldiğinde bulunan arazi eğrisinin şekli de değişmektedir. Buna göre farklı farklı tabakalar için farklı rezistivite değerleri bulunmaktadır.

Arazi eğrilerinden hesaplanan spesifik rezistivite ve bu rezistivitelere ait kalınlıkların jeolojik anlamları, etüt edilen yerde bulunan jeolojik formasyonlar üzerinde ve deskripsiyonları karot ve jeofizik loglardan faydalanılarak yapılan sondaj kuyularının başında alınan röper jeofizik ölçüler değerlendirildikten sonra verilmektedir. Yani yapılacak bir sentezle jeoteknik stratifikasyon tespit edilmektedir.(Önce elektriksel stratifikasyon sonra jeoelekrik stratifikasyon oluşturulmaktadır.)

Sedimanter kayaçların rezistivitesi litolojiye, sedimanter kayacı meydana getiren elemanların efektif dane çapına taneler arası boşluğa ve boşluğu dolduran suyun kalitesine bağlıdır. Aynı kalitede yani su kalitesinin bir noktadan öbür noktaya değişmediği, yeraltısu tablası altında %100 suya doygun çimentolanmamış ortamlarda rezistivite

29

değerinin artışı, ortamı meydana getiren malzemenin efektif dane çapının büyüklüğü (irileşmesi) ile doğru orantılıdır. Demek oluyor ki bu hipotez kapsamında kalmak şartı ile rezistiviteli yerler daha permeabl olmaktadır.

Bu bilgilerin ışığı altında yeraltı suları için yapılan jeofizik etütlerde aşağıdaki problemler çözümlenmesi mümkün olabilmektedir.

1-Yapısal Durum

a) Seviyelerin kalınlık, derinlik ve yayılımlarının belirlenmesi,

b) Gömülü fayların bulunması,

c) Gömülü vadiler, antiklinal, senklinal, horst, graben yapıları,

d)Seviyelerin yanal ilişkilerinin tespiti,

e)Tabankaya derinliği,

f) Tabankayaların özellikleri.

2-Litolojik Bilgiler

a) Çimentolanmamış malzemeden meydana gelen formasyonlarda belli şartlar içinde genel dar çapı dağılımı ve yanal geçişler.

b)Kompakt ve eriyebilir kayaçlarda belirli şartlar çatlak, kırık ve erime boşluklarını belirlenmesi,

c)Farklı fiziksel özellikteki kayaçların derinlik ve kalınlıkları.

3-Kalite Problemleri

Tuzlu su taşıyan zonların, derinlik, yayılım ve belli şartlarda kalınlığının tespiti.

4-Hidrojeolojik Bilgiler

Bu bilgiler, elde edilen donelere göre indirekt olarak çözümlenir.

a)Yapı şekilleri, mostra sahaları, litolojik bilgilerden yararlanılarak beslenme ve boşalma limitleri, akifer şartları (basınçlı, basınçsız ) hakkında genel bilgiler. Yeraltı su tablası derinliği(özel şartlarda)

b)Yeraltı yapısı ve beslenme limitlerinin birlikte düşünülmesi ile yeraltı suyundan azami istifade sağlanabilecek sahaların tespiti.

30

c) Yapı kontur haritalarından istifadeyle belli şartlarda yeraltı suyu genel akış istikametinin tespiti. Jeofizik araştırma yöntemleri, karst havzalarındaki hidrojeolojik etütlerde çok etkin bir rol oynar. Bunlar arasından elektrik ve sismik yöntemler aşağıda belirtilen problemlerin çözümlerinde kullanılır.

1-Yeryüzeyinden karstik zona, yani havalandırma zonu veya weatherin, zone’a olan derinlik ile, erişemediği temele (base of karstification) olan derinliğin hesabı,

2-Tektonizma sonucu kırılmış ve karstik hale gelmiş zonların, erime zonlarının,(mağaralı ortamlar) belirlenmesi,

3-Karstifikasyonun en çok gelişmiş olduğu kesimlerde Karslaşmanın genel doğrultularının saptanması (radyal elektriki sondajlarla) mümkün olmaktadır.

YERALTI SUYU ARAZİ ÇALIŞMALARI

Yeraltı suyu aramalarında yukarıda belirtilen problemlerin çözümü için aşağıdaki sıra takip edilmektedir.

VERİ TOPLANMASI

a) Öncelikle etüt yapılacak yerin coğrafik ve topoğrafik ayrıntılarını göstern bir harita olmalı ve bu haritada etüt yerinin sınırları belirtilmedir. Eğer adı geçen yerde daha önce jeolojik etüt yapılmış ise buna ait rapor ve haritalar temin edilmelidir.

b) Etüt yerinde açılmış sondaj kuyularının logları kuyu içinde jeofizik log (elektriki loglar ) alınmış ise bu bilgi ve dökümanlar temin edilmelidir.

c) Su tablası haritası elektriki sondajların değerlendirilmesinde yardımcı olmaktadır. İnceleme alanında daha önce açılan sondaj kuyularındaki hidrostatik seviyeler ölçülerek ve kuyuların topoğrafik kotları yine topoğrafik yöntemlerle belirlenerek böyle bir haritayı yapmak mümkün olmaktadır. Bir çakıl seviyesi ile karşılaştığımızı düşünelim, bu çakılın üst kısmı kuru altı da akifer napı şeklinde olsun. Böyle bir yerde su seviyesine olan derinlik bilindiğinde, eğrinin değerlendirilmesi daha kolay olmaktadır. Çakılların suya doygun olmayan kuru kısmı daha yüksek rezistivitelidir. Aynı Çakıl doygun zonu daha düşük bir rezistivite değeri gösterecektir. Aynı çakılın kuru kısmı ayrı, doygun kısmı ayrı bir tabaka( farklı iki tabaka) gibi gözükecektir.

Su tablası haritaları sadece elektriki sondaj eğrilerinin değerlendirilmesine yardım etmekle kalmamakla, jeofizik yöntemlerle bulduğumuz fay zonlarını belirlemeye de yardımcı olmaktadır. Şöyle ki; eğer fay bir hidrolik sınır oluşturuyorsa burada su tablası konturlarının şekli belirgin bir değişiklik göstermektedir.

c) Ayrıca inceleme alanı ve yakın çevresine ait hava fotoğrafları varsa bunlardan da yararlanmak mümkündür.d) Problem sahalarına ait kaynakların yerleri, kaynaklanan su analiz raporları incelenebilir. Bunlar, sondaj

kuyularına ait su analiz raporları ile karşılaştırılabilinir. Özellikle yüksek kondüktivili (tuzlusu) ortamların rezistivite üzerindeki etkisi saptanabilir. Buralarda ortam daha düşük rezistiviteli olacaktır.

Toplanan doneler büroda incelenecek ve problemleri aydınlatacak şekilde bunlardan yararlanılacaktır.

31

Eğer çevre jeolojisi çalışmaları önceden yapılmış, formasyonlar jeolojik yaşlarına göre belirlenmiş, tabakaların eğim ve doğrultuları, mostralardaki fayların konumları tespit edilmiş ilk inceleme alanında daha önce açılmış bulunan sondaj kuyularına ait deskripsiyonlardan yaralanmak suretiyle, genel bir yer altı jeolojik korelasyonu yapılır. Sondaj kuyuları içinde jeofizik log(elektrik nükleer) ve karot alınmış ise, formasyon sınırlarını belirtmek daha da kolaylaşacaktır.

Karşılaşılan problemlere göre Wenner, Schlumberger DES (Vertical Elektrical Sounding ) yöntemleri, yatay profil (kaydırma yöntemleri) yöntemlerinden hangisinin uygulanacağına karar verilebilir.

Wenner yönteminde potansiyel (skaler büyüklük), schlumberger yönteminde ise potansiye grandienti ölçülür.

Wenner yönteminde pseudo (yalancı) anomalileri daha çok ölçeriz. Özellikle üstteki tabaka çok iletken, altta yüksek rezistiviteli ortam varsa uygulama rahatlığı vardır. Schlumberger yönteminde genelde yapı ile ilgili problemler daha kolay çözülebilir. Daha az işçi gerektirir. En iyisi her iki yöntemi de deneyip uygun olanı seçmektir.

Kaydırma (Yatay profil) yöntemleri yanal süreksizliklerin (fay ve karstik ortamların ) kum çakıl veya kil depozitleri(malzeme) araştırılmasında çok başarılıdır.

UYGULANMASI DÜŞÜNÜLEN JEOFİZİK YÖNTEMLERİN İNCELEME ALANINDAKİ ÇÖZÜM GÜCÜ VE ÇÖZÜM LİMİTLERİNİN SAPTANMASI VE BU LİMİT BİLGİLERE GÖRE ÇALIŞMALARIN PLANLANMASI:

Uygulanması düşünülen jeofizik yöntemlerin saptanması işlemine göre röper jeofizik ölçü başlanacaktır. Bu ölçülerin ilki çevrede alfore etmiş (yüzlek vermiş) jeolojik formasyonlar üzerinde alınmış ölçülerdir. Bu ölçülere mostra ölçüsü veya parametrik elektriki sondaj ölçüsü denmektedir.

İkincisi ise inceleme alanında açılmış bulunan sondaj kuyubaşında alınan etalon(örnek) elek sondaj ölçüsüdür. Kuyubaşlarında alınan ölçüler eğer su taşıyan akifer ortamlarında alınmış yeraltısu tablası altında kalan doygun jeolojik birimlerin rezistivitesi hakkında çok önemli bilgiler verirler.

Özetlenirse, röper-parametrik ve etalon elektriki ölçümlerin değerlendirilmesi ile, jeolojik birimlerin rezistivite değerlerinin değişme limitleri ve doygun zon rezistivitesi hakkında bilgi edinmek mümkündür. Mostralar üzerindeki ölçüler, eğer çevre ölçü almaya müsait ise mümkün olan en büyük(en derin) elektrot açılımına kadar ölçmeye devam edilmelidir.

Mostralar bir aşınmaya maruz kalmış ise üst kısım altere (bozunmuş) olabilir. Ayrıca tabakal olabilmektedir. Derin açılım, formasyonların derinlere doğru değişim hakkında bilgiler vermektedir.

Röper-Parametrik ölçüler alındıktan sonra, inceleme alanında genel yeraltı yapısı jeolojik oluşum, su kalitesine göre birkaç genel kesit üzerinde ölçüler alınır. Bu kesitler öyle seçilir ki diğer çalışmalarda da yararlanılabilsin. Başlangıçta detaya boğulmanın yararı yoktur.

32

Bu safhaya kadar elde edilen sonuçların ışığı altında genel yer altı yapısı göz önüne alınarak problemleri genelden detaya doğru çözmeye imkan verecek nokta aplikasyonu yapılır.(planlar yukarıdaki pragraflarda söz konusu edilen çalışmalar bir istikşaf (ön inceleme-tanıma)çalışmasında profil ve ölçü noktaları arasındaki aralıkların(yeraltı korelasyonuna imkan verecek şekilde mertebede olacağına karar verebiliriz. Bir gün önceki çalışmaları değerlendirerek bir gün sonra çalışmaları planlayabilir, ölçü derinliklerini (problemleri çözecek şekilde) ayarlayabiliriz. Problemleri genelden detaya inecek şekilde çözmeye imkan verecek şekilde nokta aplikasyonunu seçeriz. Bu aplikasyon o şekilde yapılır ki devam eden çalışmalarda istenilen şekilde faydalanılabilsin.

Bize verilen problemlerin dışında, yeni bir takım özel problemlerle karşılaşabiliriz. Problemleri çözmek için nerelerde ve hangi noktalarda, hangi ölçü derinliğini seçmek gerekir? Bunlar günlük çalışmalarla tespit ederek etüde yön verebiliriz.

ELEKTRİK SONDAJ EĞRİLERİNİN DEĞERLENDİRİLMESİ

Yerin derinliğine doğru rezistivite değeri değişimini belirleyen elektrik sondaj eğrilerinin değerlendirilmesindeki amaç, eğrilerinin belirlediği tabakalı ortamın farklı seviyelerinin rezistivite kalınlık değerlerinin hesaplanmasıdır.

Değerlendirme direkt olarak yapılabildiği gibi, genel olarak çeşitli teorik eğrilerle (ideal elektron sondaj eğrileri veya abaklar yapılmaktadır.

Elektrik sondaj eğrilerine ait sonuçlar zahiri rezistivite değerinin, ölçü derinliğine bağlı olan logaritmik skaladaki koordinat sisteminde çizilen değişim eğrilerinin logaritmik skalada çizilmesinin iki önemli nedeni vardır. Bunlardan birincisi değişkenlerin geniş bir değer aralığında değişme durumunun bir eğri ile gösterilebilmesi ve aynı zamanda bu eğri ile sığ derinlikler için değişimin ayrıntılı olarak incelenebilmesi, küçük rezistivite değerleri değişimin istenilen detayda belirlenmesidir. İkincisi ise logaritmik skala çizimiyle arazi eğrilerinin teorik eğrilerle karşılaştırmak yoluyla değerlendirme olanağının bulunmasıdır.

33

5.)Petrol, maden gibi doğal zenginliklerin aranması Günümüzde yer yüzeyinden itibaren yer kabuğunun derinliklerine doğru çok değişik amaçlarla fiziksel veri toplanmaktadır. Kabuk kalınlığı araştırmalarından petrol/doğal gaz aramacılığına, kimberlit ya da derin yerleşimli maden yataklarının saptanması/boyutlandırılmasına, yer altı suyu/akifer araştırmalarından sığ derinliklerdeki metalik/endüstriyel ham madde, hatta arkeolojik kalıntıların görüntülenmesine kadar çok farklı amaçlarla jeofiziksel veri toplanmakta ve yorumlanmaktadır. Bu “jeolojik problem” çeşitliliği, jeofiziksel araştırma yöntemlerinin de hem çeşitlilik hem de duyarlılık açısından hızla gelişmesini sağlamıştır. Özellikle son yıllarda bilgisayar işlemci teknolojilerindeki olağanüstü gelişmeler, çok büyük hacimli verilerin toplanmasını ve hızlayorumlanabilmesini olanaklı kılmıştır. Bu yazının amacı, yer bilimsel araştırmalarda jeolojik probleme en uygun jeofiziksel araştırma yönteminin belirlenmesini ve birbirini destekleyen yöntemlerin birlikte yorumlanmasının çözümde ne denli önemli olduğunun altını bir kez daha çizmektir. Öncelikle, başlıca jeofizik araştırma yöntemlerinin genel prensipleri çizelge 1’de özetlenmiştir. Bu tabloda ilgili yöntemin dayandığı fiziksel parametre, bu fiziksel parametrenin birimi, ilgili fiziksel özelliği, anomali kaynağı ve yer yüzeyinden itibaren araştırma derinlikleri hakkında kısa açıklamalar verilmiştir. Çizelge 2, jeofizik araştırma yöntemlerinin ana prensiplerini, yetersizlik/kısıt ve zorluklarını özetlemektedir. Çizelge 3 ise, başlıca jeolojik problemlerin araştırılmasına yönelik jeofiziksel yöntem/yöntemler belirlenirken göz önüne alınan faktörleri özetlemektedir. Yer kabuğu heterojen ve anizotroptur. Bu heterojenite yer kabuğunun ilk oluşumundan itibaren jeolojik tarih boyunca geçirdiği jeotektonik evrimden kaynaklanır. Yer kabuğundaki maden yatakları ve endüstriyel ham maddeler de, yer kabuğunun oluşumundan tamamen farklı jeolojik koşullara bağlı olarak oluştuklarından, aynı zamanda yer kabuğunun anizotropi bölgeleridir. Bu anizotropibölgeleri, ortalama yer kabuğuna göre farklı fiziksel özellikler sergileyeceğinden aynı zamanda jeofiziksel açıdan “anomali” bölgeleri olarak kendilerini ifade ederler. Her maden yatağı, oluşum modeli zenginliğine rağmen “kendine özgü”dür, yani bir ya da birkaç parametre açısından “eşsiz”dir. Maden yatağı oluşum modelleri, bu “eşsiz” yataklar arasındaki benzerlikler üzerine kuruludur, araştırma ve yorumlama kolaylığı sağlamak üzere oluşturulurlar. Bu nedenle, aynı tip maden yatakları için belirli bir jeofiziksel araştırma yönteminin “kesinlikle olumlu yanıt vermesi” beklenmemelidir. Nitekim, aşağıdaki tablolar incelendiğinde maden yataklarının belirgin ayırtman özellikleri olduğu gibi, başka fiziksel parametrelerin de yer yer egemen olduğu anlaşılabilir. Bu nedenlerle, maden yatağı araştırmalarında herhangi bir parametreye (yoğunluk, elektrik iletkenliği, manyetik,süseptibilite vb.) göre seçilmiş tek bir jeofizik araştırma yöntemi çoğunlukla yeterli olmaz. Bu yöntemi destekleyen diğer bir ya da daha fazla jeofizik araştırma yöntemi ile birlikte değerlendirilerek karar verilmesi çok daha gerçeğe yakın yorumlar yapılmasını sağlar. Bu yorumlama sonrasında yürütülecek doğrudan jeolojik araştırmalar, ön jeolojik ve jeofizik modeli doğrulayabilir veya yanlışlayabilir. Doğrudan jeolojik veri arttıkça söz konusu jeoloji/ jeofizik modeller yeniden gözden geçirilerek maden yatağının oluşum modeli olgunlaştırılır. **Bir maden yatağı prospeksiyonunda cevher gövdesinin jeolojik modelinin oluşturulması için genellikle tek yöntem yeterli olmaz. Bunun için, derinlik boyutunda bilgi veren, birden fazla ve birbirini destekleyen jeofizik araştırma yönteminin uygulanması önerilir.

34

***Kuyu logu: Maden yatağı araştırmalarında üzerinde fazla durulmayan bir jeofi ziksel araştırma yöntemidir. Bu yöntemde kullanılan probun özelliğine bağlı olarakmetreden birkaç cm aralığına kadar yer altının fi ziksel değişimleri çok hassas bir şekilde belirlenebilir. Kuyu başında karotlar üzerinde yürütülen tanımlamaçalışmaları, karot veriminin düşüklüğü ve/veya tanımlamayı yapan jeoloğun mesleksel birikiminin yeterli olmaması gibi nedenlerle değişkendir ve aynı bölge içinbile belirli bir standardı sağlayamayabilir. Oysa kuyu logu ölçümü, uluslararası standartlarda olmak üzere herhangi bir fi ziksel değişimi (elektrik iletkenliği, porozite,yoğunluk, sismik hız, radyoaktif ışıma kapasitesi, özdirenç, vb.) yüksek çözünürlüklü olarak kaydetme işlemidir ve karot kaybı olan aralıkların da kayıt altınaalınmasını sağlar. Bu yönüyle kuyu logu, bu noktadaki jeolojik formasyonların derine doğru fi ziksel kimlik belgeleridir. Söz konusu sayısal kayıtların saklanması,paylaşımı ve korelasyonları da çok daha kolay, sağlıklıdır ve güvenilirdir. Karotların zaman içinde korozyonu, nakliye ve depolama sırasındaki deformasyonveya kayıpları bu sayısal veriler için geçerli değildir. Söz konusu sayısal veriler uluslar arası yorumlara da açıktır ve yorum farklılıkları, veri kalitesine ve sıklığınabağlı olacaktır).

6.)Jeotermal çalışmada Jeotermal çalışmalarda uygulanan jeofizik yöntemlerin en önemlisi doğru akım yöntemi olup, bu yöntemi önemli kılan en önemli özellik ise ölçü sağlığıdır. ElektroManyetik yöntemler bu hassasiyette ölçü almaktan uzaktır. Özellikle jeotermal çıkışların yerleşim yerlerine olan yakınlıkları ve buna bağlı olarak oluşan çevresel gürültü kaynakları ‘Doğru Akım Yöntemleri’ni vazgeçilmez kılmaktadır. Jeotermal bir sistemin esasını; ısıtıcı kayaç, rezervuar kayaç ve tektonik yapı oluşturmaktadır. Termal bir jeofizik çalışmada amaç; kırıklar ve fay sistemleri boyunca hareket eden derin dolaşımlı akışkanın örtü ve rezervuar kayaç içerisinde oluşturmuş olduğu mineralizasyon, alterasyon ve bozuşma zonlarının tespitidir. Derin dolaşımlı bu akışkanların, DES (Düşey Elektrik Sondaj) eğrisine etkisi derinlikle değişim göstermekte olup, bu değişimin DES eğrisine etkisi yüzeye olan yakınlıkla doğru orantılıdır (Şekil 1). Ancak 1000-1500 m derinliklerde örtü bir kayaç içerisinde termal akışkanın oluşturduğu öz direnç değişimi görünür öz direnç anlamında 1-2 Ohm dolayındadır. Rezervuar kayaç içerisindeki özdirenç değişimini bu derinliklerde görebilmek neredeyse olanaksızdır. Elektro manyetik yöntemlerde herhangi bir frekansta alınan ölçümlerdeki okumaaralığı 1-2 Ohm’nin çok üzerinde olup, sahadaki genel öz direnç dağılımı hakkında bilgi verebilirler. Bu bakımdan sondaja yönelik olarak bu yöntemleri günümüz koşullarında fazla dikkate almamamız gerekir.

35

Şekil 1- P01 Görünür eş özdirenç kesiti Doğru akım yöntemleri açılımın fonksiyonudur. DES eğrileri özdirenç değerlerinin düşey değişiminin yanında bünyesinde açılımdan dolayı tektonik yapının da izlerini taşımaktadır. Fayların DES eğrisine olan bu yansımaları; fayın yerinin tespitinde de yararlanılması gereken bir özellik sunmaktadır. (Şekil 2). Yapılan değerlendirmelerde bu özellik genellikle dikkate alınmamaktadır. Genel tektonik yapıyı oluşturan kırık ve fay sistemlerinin güncel olması yani yüzeye yakın olması ya da bir fayın değişik jeolojik zaman aralığında hareketlilik kazanması sonucugüncel örtü birimlerini etkilemesi sonucunda bu tür anomaliler, DES eğrisi üzerindegörülebilir (Şekil 2). Bu durum, gerek DES çalışmalarında gerekse Profil çalışmalarda değişik genliklerde karşımıza çıkmaktadır. DES eğrisine yansıması ani genlik yükselim ve düşümü, Profil çalışmalarında da kırık sisteminin genişliğine bağlı olarak yüksek öz direnç şeklinde karşımıza çıkmaktadır. Bunun nedeni şu şekilde özetlenebilir; akım elektrotlarının açılım yapılırken fay düzlemine yakınlaşması sonucunda verilen akımın fay düzleminin diğer tarafına geçmesi sonucunda potansiyel elektrotlarında daha yüksek gerilim oluşturmasıdır. Bu gerilim, akım elektrotlarının fay düzlemini kesmeyen bölümünde yüksek öz direnç; kesildikten sonra da düşük öz direnç olarak potansiyel elektrotları arasında gerilim oluşmasına sebebiyet vermektedir. Özellikle Profil çalışmalarında fayın doğrultusunu bulmak amacıyla bu özellikten faydalanılabilir. Aşağıda örneği verilen çalışmada rezervuar kayaç dolomitik kireçtaşlarıdır (Şekil 3). Bilindiği gibi silis ve karbonat miktarı arttıkça kayaçların öz direnci artmaktadır. Bu örnekte rezervuar kayacın altında daha düşük öz dirence sahip metamorfik birimler vardır. Dolayısıyla sondaj derinliği bu düşük öz direnci veren metamorfik birimlere kadar ilerletilmiştir. Jeotermal sahalarda her kırık ve fay sistemi termal akışkanı taşımaz. Bilindiği üzere termal akışkan kolay bulduğu yeri seçecektir. Bu akışkan hareketinin kırık ve fay sistemi boyunca oluşturmuş olduğu düşüközdirençli bozuşma zonları DES eğrisine yansıyacaktır. Bu da hangi fayın termal akışkanı fazla taşıdığının tespitine yol açacaktır Aşağıda örneği verilen bir çalışmada tali rezervuar olarak ifade edilen bölüm karbonat ve silisce zengin birimlerden oluşmaktadır. Silis içeriği, termal akışkanın taşımış olduğu maddelerden kaynaklanmaktadır. Termal akışkan kırıklar ve fay sistemleri

36

boyunca yüzeylemeye çalışırken karbonatça zengin kireçtaşlarının içerisinde; asitik derin dolaşımlısıvılar erime boşluğu oluşturmakta ve bu erime boşluğu içerisine de silisçe zenginmaddeler bırakmaktadır. Aşağıdaki örnekte DES2-3 aralığında bu durum görülmektedir (Şekil 2-6). Dolayısıyla her zaman düşük özdirenç termalitenin kaynağını oluşturmaz. Aşağıdaki örnekte kırık sistemi boyunca öz direnç sahanın Güneydoğusuna doğru düşmesine rağmen termal akışkanın etkilerini profilin Kuzeybatısında görmekteyiz. DES-3 des noktasındaki 50 Ohm’luk kapanım termal akışkanın getirmiş olduğu silisifiye yapıdandır. Profilin GD’sundaki 15 Ohm’lik görünür eş öz direnç konturları ise sahada ki çökellerden kaynaklanmaktadır.

Şekil 2- DES-3 eğrisi Şekil 3- P01 elektrik yapı kesiti Öz direnç konturlarındaki dağılımın termal akışkandan kaynaklandığı söyleyebilmek için en önemli kriterin şu olması beklenir: Özdirenç düşümünün bir doğrultu boyunca olması yani kapanım oluşturmaması amaç edinilmelidir. Bilindiği üzere fay doğrultu ve eğimle verilir. Şüphesiz termal akışkanları faylar taşımaktadırlar (Şekil 5). Şayet bir fay tespiti yapıldıktan sonra bu fay boyunca düşük özdirenç dağılımı görülüyorsa bunu termalle ilişkilendirmek gerekir. Kapanım oluşturan öz direnç konturları genellikle yapısal ve litolojik özellik taşırlar. Aşağıda bir sahada yapılan çalışma görünür eş öz direnç kesiti ve elektrik yapıkesiti şeklinde değerlendirilmeye alınmıştır. Bu çalışmada termal akışkanın örtü birime olan yansımasını göstermek üzere de DES-2 ve DES-3 eğrileri de örnekte gösterilmiştir (Şekil 2,4).

37

Şekil 4- PO2 Elektrik yapı kesiti Termal akışkanı taşıyan fayın yüzeyde bırakmış olduğu silisifiye marnların faydüzlemi boyunca izleri görülmektedir. Şekil 4-5’de görülen fay DES4-DES5 des noktaları arasından geçmektedir. Jeotermal çalışmada başarılı bir sondaj; termal akışkanı taşıyan fayın rezervuarkayaç içerisinde kesilmesidir (Şekil 3-7). Günümüzde jeofizik çalışmalara yeterli derecede ağırlık verilmemesi, elde edilen verilerin sağlıklı yorumlanmaması gibi nedenlerden dolayı jeotermal amaçlı sondajlarda başarı düşmektedir.

Şekil 6- DES 2 eğrisi

38

Şekil 7- Termal akışkanı taşıyan fay ve alterasyon

7.)Kuyu logları

SONDAJ AŞAMASI

Eski dönemlerde petrol sızıntılardan elde edilir, sığ petrol için maden ocakları gibi ocaklar açılırdı. 19. Yüzyılın sonuna kadar kablolu sondaj aletleri kullanıldı. Bunlar darbeli sondajların bir türüdür ve kablo ucuna bağlanan bir delici ucun belli bir ivme ile kuyuya düşürülmesi esasına dayanırdı. Günümüzde petrol arama ve işletmede rotary sondaj sistemleri kullanılmaktadır. Bunlar kara ve kıyı ötesi petrol alanları için farklı sistemler halinde dizayn edilmişlerdir.

ROTARY SONDAJ Bir borunun ucuna takılan bir matkabın boru ile birlikte çevirilmesi esasına dayanır. Boru içerisinden kuyuya sondaj çamuru denilen özel bir sıvı verilerek, kırıntıların yüzeye getirilmesi, matkabın soğutulması ve kuyu basıncının kontrol edilmesi sağlanır. Kuyu büyük matkapla delinmeye başlanır, belli bir derinliğe gelinince muhafaza borusu indirilerek bununla kuyu cidarı arası çimentolanır. Daha küçük bir matkapla kuyu delinmeye devam edilir. Rezervuardan zaman zaman karot alınır, bu iş için karotiyerler kullanılır.

FORMASYON DEĞERLENDİRME Sondajlardan edinilen bilgiler bir sahanın araştırılması ve geliştirilmesi açısından son derece önemlidir. Kuyulardan gelen kırıntılar sürekli olarak incelenir ve gerekli yerlerden karot alınır. Karot alımı son derece pahalı olduğu için mecbur olunmadıkça bu yola gidilmez. Kesilen formasyonların değerlendirilmesi sondaj esnasında sürekli olarak ölçülen kuyu logları yardımı ile yapılır. Petrol sondajları esnasında alınan başlıca loglar elektrik, radyoaktivite ve sonik loglardır. Bu loglarla formasyonun litolojisi, porozitesi, permeabilitesi, basıncı, sıcaklığı, bulundurduğu akışkanın cinsi vb. özellikleri belirlenir.    

KUYU JEOFİZİĞİ

Kuyularda log alımı kuyu muhafaza işleminden önce yapılır. Silindir biçimli sonda cihazları kablo ile kuyu içerisine sarkıtılır ve istenen derinliklerde gerekli

39

ölçümler kaydedilir. Log alımı ve yorumu özel bir ihtisas dalıdır ve bunun için log analizcileri yetişmiştir.

ELEKTRİK LOGLARI: SP LOGU SP (Spontaneous Potential, doğal potansiyel) logu en eski loglardan biridir. Kuyu içerisinde sonda yukarıya doğru çekilirken sonda içerisindeki elektrod ile yeryüzüne yerleştirilmiş elektrod arasındaki doğal elektrik akımı kaydedilir. Kuyu içerisini doldurmuş olan sondaj çamuru geçirgen madde görevi yapar. SP ye neden olan akım sondaj çamuru ile formasyon suyu arasındaki tuzluluk farkına dayanır. Na+ ve Cl- iyonları daha konsantre sıvıdan daha seyreltik sıvıya doğru akar ve böylece bir elektrik akımına neden olur. Formasyonun permeabilitesi ile ilgili olan bu elektrik potansiyeli milivolt cinsinden ölçülür. SP ölçümü esnasında kayıt aleti şeyl çizgisi denilen bir baz çizgisinden sağa veya sola doğru hareket ederek bir eğri çizer. Şeyl çizgisinden sola olan sapmalar negatif (normal) sapma, sağa doğru olanlar ise pozitif (ters) sapmalardır. Normal sapma formasyonun gözenekli kumtaşı veya kireçtaşı olduğunu, ters sapma ise formasyon suyunun sondaj çamurundan daha tatlı olduğunu gösterir. Eğer sapma yoksa veya zayıfsa bu da formasyonun geçirimsiz olduğunu ya da formasyon suyu ile sondaj çamurunun aynı tuzlulukta olduğunu işaret eder. Sapmanın büyüklüğü formasyonun permeabilitesi ve formasyon suyu ile sondaj çamuru arasındaki tuzluluk farkı ile doğru orantılıdır. SP eğrisinin şekil ve büyüklüğünü etkileyen başlıca faktörler şunlardır: Tabaka kalınlığı Alt ve üstteki tabakanın rezistivitesi Kuyu çapı Çamurun geçirgen tabakaya nüfuz derinliği Geçirgen tabakalar içerisindeki ince tabakalar ve kil miktarı

ELEKTRİK LOGLARI: REZİSTİVİTE  LOGU Formasyonların elektrik akımına karşı göstermiş oldukları görünür direnci (rezistivite)  ölçme esasına dayanan bir logdur. Rezistiviteyi etkileyen faktörler şunlardır: Formasyon rezistivitesi Rezistivitesi ölçülen birimlerin alt ve üstündeki birimlerin rezistivitesi Formasyon kalınlığı Çamurun rezistivitesi Kuyu çapı Çamur istila zonunun rezistivitesi Formasyonların elektrik rezistivitesini ölçmek için 3 ana yol vardır:

NORMAL LOG: Bu yöntemde kuyu dibine sarkıtılan sonda ile yüzey elektrodları arasında bir elektrik potansiyeli ve bir akım oluşturulur. Sonda üzerinde genellikle bir çift elektrod vardır. Sonda yukarıya çekilirken bunlar formasyon rezistivitesindeki değişimleri kaydeder. Akımın verildiği elektrod ile kayıt yapan elektrod arasındaki mesafe 16 inç (kısa normal), 64 inç (uzun normal) ya da 8 ft 8 inç (uzun lateral) seçilebilir. Bu mesafe verilen akımın kuyudan formasyon içerisine ne kadar nüfuz ettiği ile ilişkilidir.

LATEROLOG: Bu sistemde formasyon içerisine yatay olarak akım verilir. Böylece yanal olarak birimlerin içerisine daha fazla nüfuz sağlanarak daha doğru rezistivite değerleri ölçülür. Akım elektrodunun üzerinde ve altında iki tane koruyucu elektrod vardır. Bunlar akım elektrodundan verilen akımın yukarı veya aşağıya geçmesine engel olur ve yanal hareketi sağlarlar. Sonda hareket ettirildikçe rezistivite değerleri okunur.

40

İNDÜKSİYON LOGU: Bu sistem tatlı su çamurlarında veya petrollü çamur sisteminde kullanılır. Sonda üzerinde yüksek frekanslı alternatif (değişken) akım veren bir verici ve bir alıcı vardır. Alternatif akım manyetik bir alan oluşturur, bu da formasyon içerisinde halka şeklinde Fourcault akımlarına neden olur. Oluşan bu akım formasyonun rezistivitesine göre değişim gösterir ve alıcı tarafından kaydedilir. Bu yöntemde formasyon ile sonda arasında bir iletkene yani çamura ihtiyaç yoktur.

REZİSTİVİTE LOGU YORUMU: Katı kayalar, içerisinde tatlı su, petrol veya gaz bulunduran poroz kayalarda olduğu gibi yüksek elektrik rezistivitesine sahiptir. Şeyl ve tuzlu su içeren gözenekli kayalar ise çok düşük rezistiviteye sahiptir.

SONDAJ ÇAMURUNUN REZİSTİVİTEYE ETKİSİ: Sondaj çamurunun görevlerinden biri geçirgen formasyonlardan kuyu içerisine akışkan girmesine engel olmaktır. Kuyu içerisindeki çamur kuyu çeperlerine yapışarak çamur pastası (mud cake) denilen bir sıva oluşturur. Çamur formasyon içerisine de girerek formasyon içerisindeki orijinal sıvı veya gazı öteler. Bu nedenle çamurun nüfuz ettiği zonun rezistivitesi ile çamurun ulaşamadığı yerin rezistivitesi farklıdır. Bazen de bu ikisi arasında bir geçiş zonu oluşur. Çamur tarafından istila edilen zonun rezistivitesi Rxo ile gösterilir ve bu mikrorezistivite logu ile ölçülür. Rezistivite ve SP logu birlikte alındığında petrollü zonların tespit edilmesi daha kolay olur.

RADYOAKTİVİTE LOGLARI: GAMMA-RAY LOG Kayaların radyoaktiviteleri arasındaki farklardan yararlanarak hazırlanan bir logdur. Gamma logları kayalardaki radyoaktif maddelerin bozunması sonucu açığa çıkan gamma ışınlarını API derecesi cinsinden ölçer.  Kayalardaki en yaygın radyoaktif element potasyumdur. Bu mineral en bol olarak illitler içerisinde, daha az miktarda da feldspat, mika ve glokoni içerisinde bulunur. Zirkon, monazit ve çeşitli fosfat mineralleri de radyoaktiviteye sahiptir. Organik maddeler bünyelerinde uranyum ve toryum biriktirirler. Bu nedenle petrol anakayaları, petrollü şeyller, sapropeller ve algli kömürler radyoaktiftir. Gamma logu kuyu çapından etkilenen bir log olduğu için kuyu çapını ölçen kaliper logu ile birlikte kullanılır. Gamma logu muhafaza borusu döşenmiş kuyularda da kullanılabilir. Gamma logunun kullanıldığı alanlar Litolojik ayırım Rezervuarların şeyl veya kil oranlarının belirlenmesi Kuyu korelasyonu  

NÖTRON LOGU: Bu log alımı esnasında formasyon radyoaktif bir kaynak tarafından nötron bombardımanına tutulur. Bu bombardıman sonucunda içerisindeki hidrojen miktarına bağlı olarak kayadan gama ışınları çıkar ve bunlar sonda üzerindeki bir alıcı vasıtası ile kaydedilir. Hidrojen, formasyon içerisindeki minerallerde bulunmamasına karşılık bütün formasyon sıvılarında (petrol, gaz, su) mevcuttur. Bu nedenle nötron bombardınmanına kayanın vereceği tepki doğrudan kayanın gözenekliliği ile ilgilidir. Nötron logu da kuyu çapından etkilendiği için kaliper logu ile birlikte değerlendirilir. Nötron logu kireçtaşı (LPU) veya kumtaşı porozite birimi (SPU) olarak ölçülür.

YOĞUNLUK LOGU: Gamma ışınlarının formasyon içerisine gönderilip geri dönen miktarın ölçülmesi esasına dayanan bir radyoaktivite logudur. Gamma-gamma aleti yardımı ile ölçülür.

41

Gamma ışınlarının geri dönme miktarı formasyon içerisindeki atomların elektron yoğunluğu ile, bu da formasyonun asıl yoğunluğu ile ilgilidir. Formasyon içerisinde gaz bulunması yoğunluğu düşürür, yüksek porozite değeri verir.  

SONİK veya AKUSTİK LOG: Formasyonun akustik hızının ölçülmesi esasına dayanan bir logdur. Sismik dalga hızını derinlerde tayine yarar. Kuyu içerisine sarkıtılan aletin bir ucundan bir ses dalgası gönderilerek diğer ucundan dönüş zamanı ölçülür. Bu zaman kayanın gözenek miktarı ile denetlenir. Mikrosaniye/foot cinsinden ölçülen sesin transit zamanından bir formül yardımı ile kayanın porozitesi hesaplanır. Sonik log muhafazasız kuyularda kullanılabilir.

POROZİTE LOGLARI KOMBİNASYONU: Formasyonun porozitesini belirlemeyi amaçlayan elektrik, radyoaktivite ve akustik loglar formasyon porozitesinin yanısıra litoloji, kil ve gaz içeriğinden etkilenirler. Bu nedenle tek başlarına kullanılmaktan çok birarada kullanıldıklarında daha doğru sonuçlar verirler. Örneğin gaz zonlarında nötron logu çok düşük porozite değerleri verirken yoğunluk logu çok yüksek porozite değeri vermektedir. Bu farklı porozite değerleri birlikte değerlendirilerek bir avantaja dönüştürülebilir.  

DİPMETRE  (EĞİM)  LOGU: Kuyu içerisine sarkıtılan Dipmetre sondası denilen bir aletle kuyuda kesilen birimlerin eğimleri ölçülür. Bu alet ease itibariyle bir çok kollu bir rezistivite logudur ve içerisinde aletin yönünü tayin eden bir pusula mevcuttur.

5.SONUÇLAR VE ÖNERİLER Araziden elde edilen düşey elektrik sondaj arazi verilerinin doğrudan yorumuiçin IPI2WİN bilgisayar programı kullanılarak gerçek özdirenç değerleri ve tabaka kalınlıkları belirlenmiştir. DES noktalarından elde edilen tabaka parametreleri dikkate alınarak hangi özdirenç değerlerinin litolojik olarak hangi formasyona karşılık geldiği saptanmıştır.

42