JEOFİZİK JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİNDE MÜHENDİSLİĞİNDE

KULLANILAN ARAMA KULLANILAN ARAMA YÖNTEMLERİYÖNTEMLERİ

Yerküre'nin çok derin yapısının araştırılmasında kullanılan jeofizik Yerküre'nin çok derin yapısının araştırılmasında kullanılan jeofizik

özellikler ve yöntemler insanoğlunun ulaşabileceği derinliklerde yer özellikler ve yöntemler insanoğlunun ulaşabileceği derinliklerde yer

alan doğal kaynakların veya bazı sığ jeolojik yapıların incelenmesi alan doğal kaynakların veya bazı sığ jeolojik yapıların incelenmesi

amacı ile de kullanılabilir. Yer yüzeyi üzerinde veya yakınında yapılan amacı ile de kullanılabilir. Yer yüzeyi üzerinde veya yakınında yapılan

ölçümlerden kayaçların yoğunluk, elastik dalga hızı ve elektrik ölçümlerden kayaçların yoğunluk, elastik dalga hızı ve elektrik

özdirenci gibi birçok fiziksel özelliklerinin yanal ve düşey yönde nasıl özdirenci gibi birçok fiziksel özelliklerinin yanal ve düşey yönde nasıl

değiştiği ve bunun nasıl bir jeolojik yapıya karşı geldiği saptanabilir.değiştiği ve bunun nasıl bir jeolojik yapıya karşı geldiği saptanabilir.

Genellikle 1900’lerden sonra geliştirilen çeşitli jeofizik yöntemlerde, Genellikle 1900’lerden sonra geliştirilen çeşitli jeofizik yöntemlerde,

incelenen fiziksel özelliğe bağlı olarak farklı değişkenler ölçülür ve incelenen fiziksel özelliğe bağlı olarak farklı değişkenler ölçülür ve

buna bağlı bir kuramsal çözüm geliştirilir. Çizelge 1’de başlıca buna bağlı bir kuramsal çözüm geliştirilir. Çizelge 1’de başlıca

jeofizik arama yöntemleri görülmektedir. Gerçekte kayaçların fiziksel jeofizik arama yöntemleri görülmektedir. Gerçekte kayaçların fiziksel

özellikleri çok çeşitli olabildiğinden çok farklı sayı ve türde yöntem özellikleri çok çeşitli olabildiğinden çok farklı sayı ve türde yöntem

geliştirilebilir. Ancak ölçümlerin iyi bir değerlendirmesinin geliştirilebilir. Ancak ölçümlerin iyi bir değerlendirmesinin

yapılabilmesi için, yürütülen araştırmanın amacına ve yerine bağlı yapılabilmesi için, yürütülen araştırmanın amacına ve yerine bağlı

olarak bu yöntemlerin genellikle birkaç tanesi bir arada ve özellikle olarak bu yöntemlerin genellikle birkaç tanesi bir arada ve özellikle

jeolojik çalışmalarla birlikte yürütülmelidir.jeolojik çalışmalarla birlikte yürütülmelidir.

Çizelge 1. Bazı jeofizik arama yöntemleri

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

SİSMİK YÖNTEM

SİSMİK YÖNTEM

Sismik yöntemler, yapay olarak oluşturulan sismik (ses) dalgaları ile Sismik yöntemler, yapay olarak oluşturulan sismik (ses) dalgaları ile yer yapısını araştırmada kullanılır.yer yapısını araştırmada kullanılır.

Sismik yöntemlerde kaydedilen parametre, bir dalganın kaynaktan Sismik yöntemlerde kaydedilen parametre, bir dalganın kaynaktan çıkıp alıcıya gelmesi için geçen zamandır.çıkıp alıcıya gelmesi için geçen zamandır.

Stratigrafi, yeraltı yapısı ve özellikleri belirlenebilir.Stratigrafi, yeraltı yapısı ve özellikleri belirlenebilir.

Ref: EASA-130 Seismology and Nuclear Explosions

SSismik Dalgaismik Dalga T Tipleriipleri

YüzeyYüzey DalgalarıDalgaları

* Büyük genlik* Büyük genlik

* Uzun dalgaboyu* Uzun dalgaboyu

* Çok geniş bir * Çok geniş bir

frekans bandıfrekans bandı

* Yavaş seyahat etme* Yavaş seyahat etme

* Derin depremlerde* Derin depremlerde

oluşmazlaroluşmazlar

Cisim DalgalarıCisim Dalgaları

* Küçük genlik* Küçük genlik

* Kısa dalga boyu* Kısa dalga boyu

* Dar bir frekans * Dar bir frekans bandıbandı

* Daha hızlı seyahat * Daha hızlı seyahat etmeetme

* Her tür depremde * Her tür depremde oluşurlaroluşurlar

Sismik Yöntemin Uygulama Alanları

• Temel kaya derinliğinin ve jeolojik yapıların kalınlıklarının belirlenmesi,Temel kaya derinliğinin ve jeolojik yapıların kalınlıklarının belirlenmesi,• Kazılabilirlik ve sökülebilirlik çalışmalarında P-dalga hızının tespitinde,Kazılabilirlik ve sökülebilirlik çalışmalarında P-dalga hızının tespitinde,• Kaya ve zemine ait elastik parametrelerin yerinde belirlenmesiKaya ve zemine ait elastik parametrelerin yerinde belirlenmesi çalışmalarında,çalışmalarında,• Yer altı zenginliklerinin aranmasında ve mühendislik çalışmalarında.Yer altı zenginliklerinin aranmasında ve mühendislik çalışmalarında.

Yöntemin ÖzellikleriYöntemin Özellikleri

A) KolaylıklarıA) Kolaylıkları 30 metre ve daha derinden veri sağlanması,30 metre ve daha derinden veri sağlanması, İki ya da üç katmanlı yapıların kolayca incelenebilmesi,İki ya da üç katmanlı yapıların kolayca incelenebilmesi, İki boyutlu P-dalga hızı kesitlerinin çıkarılması,İki boyutlu P-dalga hızı kesitlerinin çıkarılması, Sismik enerji kaynağının kolaylığı (balyoz vb).Sismik enerji kaynağının kolaylığı (balyoz vb).

B) ZorluklarıB) Zorlukları Profil uzunluğu (kaynak ile en son alıcı arası) inilecek derinliğin 4-5 katı Profil uzunluğu (kaynak ile en son alıcı arası) inilecek derinliğin 4-5 katı uzunlukta alınması,uzunlukta alınması, Akustik gürültü ve titreşimlere karşı duyarlı.Akustik gürültü ve titreşimlere karşı duyarlı.

Yöntemin Kuramsal EsaslarıYöntemin Kuramsal EsaslarıSismik kırılma yönteminin esası Sismik kırılma yönteminin esası Fermat ve SnellFermat ve Snell İlkelerine İlkelerine dayanmaktadır.dayanmaktadır.

Fermat İlkesi:Fermat İlkesi: Dalga cephesine dik ışın yollarının geometrisi ile Dalga cephesine dik ışın yollarının geometrisi ile ilgilidir. Bunun anlamı, herhangi bir ışının, iki nokta arasını en kısa ilgilidir. Bunun anlamı, herhangi bir ışının, iki nokta arasını en kısa zamanda gideceği en kısa yolu izlemesidir.zamanda gideceği en kısa yolu izlemesidir.

Snell Yasası:Snell Yasası: Farklı yayılma hızına sahip ortamlardaki ışınların kırılmasını Farklı yayılma hızına sahip ortamlardaki ışınların kırılmasını hızlar ve açılar arasındaki ilişki ile tanımlamaktadır.hızlar ve açılar arasındaki ilişki ile tanımlamaktadır.

•Kırılan ve Yansıyan dalgalar yüzeye dik ve gelen dalgayı da içine alan bir Kırılan ve Yansıyan dalgalar yüzeye dik ve gelen dalgayı da içine alan bir düzlemde bulunur.düzlemde bulunur.

•Geliş açısı yansıma açısına eşittir.Geliş açısı yansıma açısına eşittir.

• Eğer vEğer v22 > v > v11 ise i ise i22 > i > i11 olur ve ışın normalden uzaklaşır. Benzer olarak yukarı olur ve ışın normalden uzaklaşır. Benzer olarak yukarı doğru giden ışınlar normale yaklaşarak kırılırlar.doğru giden ışınlar normale yaklaşarak kırılırlar.

V1>V2

V1

V2

V1< V2

Yavaş

Hızlı

Hızlı

Yavaş

V1

V2

Sabit hızlı tabakalı ortamda dalga yayınımı

1V

2V

3V

1 2 3 4V V V V

4V

Sabit hızlı tabakalı ortamda dalga yayınımı

1 2 3 4V V V V

1V

2V

3V

4V

1V

2V

3V

Sonuç olarak, …

1 2 3 4V V V V

4V

Sabit hızlı tabakalı ortamda dalga yayınımı

1V

2V

3V

……ardışık kırılmalardan sonra,

1 2 3 4V V V V

4V

Sabit hızlı tabakalı ortamda dalga yayınımı

1V

2V

3V

……………………………… Işınlar yer yüzeyine geri dönerler

1 2 3 4V V V V

4V

Sabit hızlı tabakalı ortamda dalga yayınımı

Zaman

Dal

ga y

ükse

kliğ

i

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).

Sismik DalgalarD

alga

yük

sekl

iği

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 Sismik dalgacık farklı frekans ve genliğe sahip sinüs eğrileriningenliğe sahip sinüs eğrilerinintoplamından oluşur.toplamından oluşur.

Dalgacık zengin frekans içeriğineDalgacık zengin frekans içeriğinesahip olduğu için, farklısahip olduğu için, farklıkalınlıklara sahip tabakalardankalınlıklara sahip tabakalardanbilgi taşıyabilir.bilgi taşıyabilir.

Harmonik dalga parametreleri ve aralarındaki ilişkiler

SİSMİK YÖNTEMLER

• Sismik Kırılma Yöntemi

• Uygulama alanları ve özellikleri

• Yöntemin kuramı

• Arazi çalışmaları ve atış dizilimleri

• Ölçümlerin değerlendirilmesi ve yorumu

• Sismik Yansıma Yöntemi

• Uygulama alanları ve özellikleri

• Yöntemin kuramı

• Arazi çalışmaları ve atış dizilimleri

• Ölçümlerin değerlendirilmesi ve yorumu

Hem yansıma hem de kırılma yöntemleri Hem yansıma hem de kırılma yöntemleri

kayaçların elastik özelliklerindeki farklılıklar kayaçların elastik özelliklerindeki farklılıklar

hakkında bilgi üretirler. Her yöntemin nasıl hakkında bilgi üretirler. Her yöntemin nasıl

çalıştığını anlamak için kişi elastisite ve elastik çalıştığını anlamak için kişi elastisite ve elastik

(sismik) dalga yayılımı ilkeleri hakkında temel (sismik) dalga yayılımı ilkeleri hakkında temel

bilgilere sahip olmalıdır. Sismik hız, kayaçların bilgilere sahip olmalıdır. Sismik hız, kayaçların

ölçülebilen elastik sabitleri ve bu hızların değiştiği ölçülebilen elastik sabitleri ve bu hızların değiştiği

yer içindeki yerlerdeki sismik dalgaların yer içindeki yerlerdeki sismik dalgaların

davranışına bağlıdır.davranışına bağlıdır.

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

Arazi Çalışmaları ve Atış DizilimleriArazi Çalışmaları ve Atış Dizilimleri

Sismik kırılma yönteminde arazi işleri uygun bir Sismik kırılma yönteminde arazi işleri uygun bir biçimde patlayıcı madde patlatmak ya da bir cismi yere biçimde patlayıcı madde patlatmak ya da bir cismi yere düşürerek sarsıntı elde edilmesi için gerekli hazırlıkları düşürerek sarsıntı elde edilmesi için gerekli hazırlıkları yapmak, jeofonları önceden belirlenen noktalara yapmak, jeofonları önceden belirlenen noktalara yerleştirmek ve kayıt aletleri ile kayıt almaktan ibarettir. yerleştirmek ve kayıt aletleri ile kayıt almaktan ibarettir. İki tür atış dizilimi kullanılır.İki tür atış dizilimi kullanılır.

Profil Atışları:Profil Atışları: Belirli bir katmanın alt ya da üst sınırını Belirli bir katmanın alt ya da üst sınırını fayları ve yanal değişimleri saptamak için kullanılır.fayları ve yanal değişimleri saptamak için kullanılır.

Yelpaze Atışları:Yelpaze Atışları: Çok derin olmayan tuz domlarının Çok derin olmayan tuz domlarının incelenmesinde kırılma atışlarının özel bir şekli incelenmesinde kırılma atışlarının özel bir şekli kullanılır.kullanılır.

Sismik Kırılma Verilerinin Değerlendirilmesi

(SIPwin Programı ile değerlendirme)

Yeraltında hız süreksizliklerine karşı gelen arayüzeyler sismik dalgalara Yeraltında hız süreksizliklerine karşı gelen arayüzeyler sismik dalgalara

(ışınlara) karşı ayna gibi davranırlar. Yansımanın geometrisi de bu (ışınlara) karşı ayna gibi davranırlar. Yansımanın geometrisi de bu

prensipten hareket edilerek çıkarılır. İki boyutlu sismik yansıma, bir hat prensipten hareket edilerek çıkarılır. İki boyutlu sismik yansıma, bir hat

boyunca yerleştirilen bir kabloya bağlı alıcılar (jeofonlar) yoluyla boyunca yerleştirilen bir kabloya bağlı alıcılar (jeofonlar) yoluyla

gerçekleştirilir. gerçekleştirilir.

Bir enerji kaynağının (dinamit vs.) oluşturduğu sismik dalgalar yansıma Bir enerji kaynağının (dinamit vs.) oluşturduğu sismik dalgalar yansıma

yüzeyinden yansıyarak alıcılara gelirler. Alıcılar da gelen sinyalleri sismik yüzeyinden yansıyarak alıcılara gelirler. Alıcılar da gelen sinyalleri sismik

kayıt cihazına iletirler.kayıt cihazına iletirler.

SİSMİK YANSIMA

Ödev:Ödev:

İnternetten bir adet sismik çalışma içeren İnternetten bir adet sismik çalışma içeren

makale bularak, bir A4 sayfaya makale adı, makale bularak, bir A4 sayfaya makale adı,

yazarları, hangi dergide yayınlandığı, sayı ve yazarları, hangi dergide yayınlandığı, sayı ve

sayfa numaraları yazılarak makalenin konusu sayfa numaraları yazılarak makalenin konusu

ve makalede sismik çalışma hangi amaçla ve makalede sismik çalışma hangi amaçla

yapılmış birkaç cümle ile özetleyiniz.( Makale yapılmış birkaç cümle ile özetleyiniz.( Makale

Türkçe veya İngilizce olabilir)Türkçe veya İngilizce olabilir)

Teslim Tarihi: 21.11. 2012Teslim Tarihi: 21.11. 2012