2. Jeofizikte Elektrik Yöntemler
● Jeofizikte elektrik
yöntemleriyle arama;
yer içinde doğal ve
yapay yolla oluşan
elektrik akımlarının
meydana getirdiği
etkilerin yeryüzünde
ölçülerek değerlendirme
prensibine dayanır.
3. Jeofizikte Elektrik Yöntemler
● Elektrik yöntemlerin temel ölçü parametreleri:
● Kayaçların (rezistivite) özelliği
● Elektrik indüklenme ve kapasite özelliği
● Kayaçların potansiyel özelliği
● Elektromanyetik alanı geçirme özelliği
4. Jeofizikte Elektrik Yöntemler
● Doğru Akım Özdirenç (DAÖ)
- Kayaçların özdirenç (rezistivite) özelliği
● Self Potansiyel (SP)
- Kayaçların potansiyel özelliği
● Yapay Uçlaşma (IP)
- Elektrik indüklenme ve kapasite özelliği
6. Doğru Akım Özdirenç (DAÖ) Yöntemi
● DAÖ yöntemleri, iki
elektrotla yere
uygulanan akım ile
farklı diğer iki elektrot
arasındaki potansiyel
farktan yararlanarak
yerin derinlik özdirenç
yapısının çıkarılmasıdır.
(Özdirenç=Rezistivite = 1 / iletkenlik)
7. Direnç
● Temel olarak direnç, verilen akım ile ölçülen potansiyel
farkı arasındaki orantıdır.
● Ohm Kanunu :
Direnç = Ohm (sembol = Ω)
8. Direnç
Temel amacımız özdirenci hesaplamaktır.
Çünkü:Bu malzemenin fiziksel bir özelliğidir.
Özdirencin tersi İletkenlik
σ [Siemens/m] veya [mhos/m] olarak gösterilir.
9. Doğru Akım Özdirenç (DAÖ) Yöntemi
● Yeraltındaki yapıların özdirenci şunlara bağlıdır:
● Bazı metalik cevherlerin varlığına
● Madenler
● Yeraltı sıcaklık değişimleri
● Jeotermal Enerji
● Arkeolojik kalıntıların varlığına
● Mezar, eski yapı kalıntıları, vb..
● Yeraltı suyunun varlığına
● Çözünmüş Tuz miktarı
● % Gözeneklilik ve geçirgenlik değeri
10. ● Elektronik
İletim Tipleri
● Elektronlarla iletim
● Elektrolitik (iyonik)
● İyonlarla iletim
● Dielektrik
● Elektronların indüksiyon sırasında hareket etmesi
11. Yer içindeki İletim
● Kayaçlarda genel olarak iki tür iletim görülür.
● Elektronik iletim ⇒ Metalik (iletken) malzeme
● Elektrolitik (iyonik) iletim ⇒ Akışkanlar
13. Kayaç Özdirençleriyle ilgili Genel Kurallar
Yüksek ρ
Düşük ρ
Magmatik kayaçlar
Neden? Sıkılık/Boşluk suyunun az olması
Metamorfik kayaçlar
Neden? Basıncın fazla olması
Sedimanter kayaçlar
Neden? Bol gözenekli ve akışkan muhtevası
Kil: Çok düşük özdirenç değeri
14. Kayaç Özdirençleriyle ilgili Genel Kurallar
Yaşlı Kayaçlar
Neden? Gözeneklerin dolması için daha fazla zaman
Genç Kayaçlar
Neden? Gözenekliliğin fazla olması
Yüksek ρ
Düşük ρ
15. Yüzeydeki Akım Kaynağı
● Yüzeydeki bir akım noktasından r kadar uzaklıkta oluşturacağı
potansiyel:
akım
Akım çizgileri
Eşpotansiyel
çizgiler
17. Yüzeydeki Akım Kaynağı
● Genel olarak özdirenç çalışmalarında iki noktadan yere akım
uygulanır.
● Akım ve potansiyel yüzeyleri gerçekte üç boyutludur.
20. ● Dört elektrotlu herhangi bir elektrot dizilimi için potansiyel farkı
C2
P1
C1
P2 yeryüzü
I
V
r1 r2
r3 r4
ΔV:
Yüzeydeki Akım Kaynağı
21. ρ
2
ρ
1
Görünür Özdirenç
x
y
● Potansiyel farkı bağıntısında özdirenç
terimi yalnız bırakılarak tekrar
düzenlenirse:
● Eğer ortam homojen olsaydı
bağıntıdan ortamın gerçek özdirenç
değeri elde edilecekti. Fakat yer içi
homojen olmadığından elde edilen
değer «Görünür Özdirenç» değeridir.
22. Görünür Özdirenç
● Akım elektrotları aralığı üstteki tabaka kalınlığından düşük
seçildiğinde…
● Tüm akım çizgileri üst tabakanın içinde hareket edecektir
● Alttaki tabakanın etkisi yoktur
● Bu durumda ölçülen görünür özdirenç; gerçekte üst tabakanın özdirencidir.
Fakat akım çizgileri
farklı bir özdirenç
değerine sahip bir
tabaka sınırıyla
karşılaştığında ne
oluyor?
Tabaka sınırı
23. ● Tabakalı yeraltı yapılarında akım dağılımı tabaka
özdirençleriyle orantılı olarak değişir.
● V/I oranı değişir
● Görünür özdirenç eğrisinin eğimi değişir ve böylece derinlikle
görünür özdirenç değişimini incelenebilir.
Homojen yeraltı yapısı Tabakalı yeraltı
yapısı
Tabaka sınırı
Yeryüzü
Akım Çizgileri Dağılımı
24. Tipik Rezistivite Ölçüm Cihazı
● Rezistivite ölçüm cihazı, basit olarak voltölçer ve akımölçerin her
ikisini de içeren sistemdir.
● Çoğu sistemlerde her bir ölçüm noktası için V/I oranı kaydedilir.
● Bu oran direnci verir.
● Elde edilen direnç, kullanılan açılım sistemine bağlı olarak
geomretrik parametrelerin kullanılmasıyla özdirence
dönüştürülür.
25. ● Wenner-alfa
● Wenner-beta
● Wenner-gama
● Dipole-Dipole
Elektrot Dizilimleri
● Wenner-Schlumberger
● Pole-Dipole
● Pole-Pole
profil orta noktası
33. Elektrot Dizilimleri
Açılım Avantajları Dezavantajları
Wenner 1. Yatay yapıların iyi haritalanması
2. Ölçü hassasiyeti
3. Kuvvetli sinyal gücü
1. Tüm elektrotların ölçüm sırasında hareket etmesi
2. Sığ değişimlere karşı duyarlı
3. Fazla derinlikler için uzun kablolara ihtiyaç
duyulması
4. Düşey çözünürlüğün zayıf olması
Schlumberger 1. Hem yatay hem düşey yönde
ortalama duyarlılığın olması
2. Wenner açılımına göre daha
derin araştırmaların
yapılabilmesi
3. Dipole- dipole açılımına göre
daha kuvvetli sinyal gücü
1. Arazide kafa karıştırıcı olabilmesi
2. Daha duyarlı ekipmana ihtiyaç duyması
3. Uzun kablolar gerektirmesi
Dipole-Dipole 1. Düşey yapıların iyi haritalanması
2. Wenner açılımına göre daha iyi
yatay veri kapsamı
1. Daha fazla akım gereksinimi
2. Düşey çözünürlüğün zayıf olması
3. Geniş açılımlarda daha zayıf sinyal gücü
4. Daha duyarlı ekipmana ihtiyaç duyması
55. YAPMA KESİT (PSEUDO SECTION)
Genel olarak görünür özdirenç değerleri, seçilen elektrot açılım sisteminde elektrot aralıklarının ve
yatay pozisyonlarının bir fonksiyonu olarak çizilir.
● Ölçü noktasının yatay lokasyonu ölçüm
sırasındaki elektrot diziliminin orta
noktasına verilir.
● Düşey lokasyonu ise elektrotlar arasındaki
mesafenin bir oranı olarak verilir.
56. DİZİLİM TİPLERİNE GÖRE ÖZDİRENÇ HESAPLAMALARI
Wenner alfa
Wenner beta
Wenner gama
TEK BLOK MODELİ
Dipole-dipole
Pole-pole
Schlumberger
Pole-dipole
61. LİTERATÜRDEKİ ÇALIŞMALAR
Dizilim tipi : Wenner-alfa
Elektrot sayısı : 64
Elektrot aralıkları :2.5-5 m
Yineleme sayısı : 5-12
Grup-A :
Bölgedeki ana kayaç kumtaşı (150-
10000 ohm.m arası)
Hedef değerler 700 ohm.m den az olan
bölgeler.
Özdirenç çalışmalarında bu grupta % 90
başarı.
Oklarla gösterilen kuyularda beyaz
bölgeler yeraltı suyunu
göstermektedir
YERALTI SUYU
ARAMA ÇALIŞMASI
KUZEY GANA
62. LİTERATÜRDEKİ ÇALIŞMALAR
Dizilim tipi : Wenner-alfa
Elektrot sayısı : 64
Elektrot aralıkları :5 m
Yineleme sayısı : 8-10
Grup-B :
Bölgedeki ana kayaç çamurtaşı, silttaşı
(2-200 ohm.m arası)
Hedef değerler 20-80 ohm.m den az
olan bölgeler.
Özdirenç çalışmalarında bu grupta % 60
başarı.
Oklarla gösterilen kuyularda beyaz
bölgeler yeraltı suyunu
göstermektedir.
YERALTI SUYU
ARAMA ÇALIŞMASI
KUZEY GANA
63. LİTERATÜRDEKİ ÇALIŞMALAR
MAĞARA (BOŞLUK) ARŞTIRMASI- KUZEY ALMANYA
Mağara
● Kuzey Almanya- Harz Dağları’nda mağara araştırması yapılmıştır.
● Mağaranın ana hattı büyük geniş odalarla kesilmiştir.
Özdirenç profili
64. LİTERATÜRDEKİ ÇALIŞMALAR
Dizilim tipi : Wenner-alfaRMS : % 3.2
Elektrot sayısı : 64
Elektrot aralıkları : 5 m
Yineleme sayısı : 7
● A-D-E-F-G BOŞ BÖLGELER
● B SEDİMAN İÇİNDEKİ GÖZENEKLİ BÖLGE
● C SUYA DOYGUN BÖLGE
Boşluk
Sediman
MAĞARA (BOŞLUK)
ARŞTIRMASI- KUZEY
ALMANYA
65. ÖRNEK ÇALIŞMALAR
TÜMÜLÜS ÇALIŞMASI- İZNİK
Kocaeli Üniversitesi (Türkiye), Kiel Üniversitesi (Almanya) ve Bratislava Üniversitesi (Slovakya) tarafından ortaklaşa
yapılan Uluslararası Arkeojeofizik Kursu (INCA-2008) kapsamında İznik bölgesindeki tümülüs üzerinde doğru akım
özdirenç çalışması yapılmıştır.
67. ÖRNEK ÇALIŞMALAR
TÜMÜLÜS ÇALIŞMASI- İZNİK
Dizilim tipi :Wenner-alfa
RMS : % 3.1-5.6
Elektrot sayısı : 48
Profiller arası mesafe : 1m
Elektrot aralıkları : 0.5 m
Yineleme sayısı : 4-5
68. ÖRNEK ÇALIŞMALAR
ARKEOLOJİK KALINTI ARAŞTIRMASI- GABII/İTALYA
● Kiel Üniversitesi tarafından Roma kentinin yakınlarındaki Gabii bölgesinde, Roma döneminin ilk
çağlarından kalma şehir duvarı kalıntılarının saptanmasıyla iki farklı bölgede doğru akım özdirenç ve
manyetik çalışmalar yapılmıştır.
73. Self Potansiyel (SP) Yöntemi
Self Potansiyel (SP) yöntemi, yeraltındaki elektrokinetik,
elektrokimyasal gibi olaylar sonucu meydana gelen doğal
akım akışının oluşturduğu gerilimi kullanan yöntemdir.
Yöntem, yeryüzünde herhangi iki nokta arasındaki gerilim
farkının ölçülmesi esasına dayanır.
74. Yöntemin İşleyişi
● Jeofizik araştırmalarda kullanılan başlıca iki tip doğal
potansiyel vardır.
● Elektrokinetik Potansiyel
● Mineralizasyon potansiyeli
88. Yapay Uçlaşma (IP) Yöntemi
● Yapay uçlaşma yöntemi, yer altına gönderilen akımın aniden
kesilmesinden sonra ölçülen gerilim farkının aynı anda sıfıra
düşmemesi ve belli bir süre azalarak devam etmesine neden olan
yerin uçlaşma etkisini inceler.
89. Yapay Uçlaşma (IP) Yöntemi
Yapay Uçlaşma (IP) yöntemi, özellikle maden aramalarında çok
yaygın olarak kullanılan elektrik yöntemlerindendir.
● Jeofizikte IP, yer içinde yapay elektrik kutuplanma olarak bilinir.
● Minerallerden oluşan bütün kayaçlar elektriksel özellik
bakımından hemen hemen yalıtkandır. Bu nedenle kayaçlarda,
akım kayacın gözeneklerini dolduran yeraltısuyu içerisinde
iyonlar ile taşınır.
● Metalik olan, yani elektriği metallerdeki gibi ileten birkaç mineral
vardır. Bunlar genellikle sülfit mineralleridir.
91. Elektrot Polarizasyonu
● Elektrik akımı yer içerisinde kayaç
gözeneklerindeki eriyiğin iyonları ile
taşınır. Bu iyonlar, mineral parçalarıyla
karşılaştıklarında, metal sınırlarında
toplanırlar.
● Bu andan itibaren akım mineral
içerisindeki elektronlarla taşınmaya
devam edecektir.
● Mineral etrafında akımın girdiği tarafta
pozitif (+), çıktığı tarafta negatif (-)
iyonlar toplanır. Böylece biriken yükler
elektrik akımının akışına ters yönde bir
voltaj yaratırlar.
● Akım kesildiğinde bu artık voltaj sürekli
azalarak söner. Çünkü mineral
yüzeyinde toplanan iyonlar tekrar
92. Zar Polarizasyonu
● Kayaç içinde dağılmış ıslak kil
mineralleri negatif yüklü
olduklarından üzerinde bir iyon
bulutu oluşur.
● Akım uygulandığında, pozitif iyonlar
uygulanan akıma ters yönde hareket
ederler.
● Akım kesildiğinde ise pozitif iyonlar
tekrar kil mineralleri etrafındaki
negatif iyonlara doğru hareket
ederler. İyonların bu hareketi IP’ yi
doğurur.
93. Yapay Uçlaşma (IP) Ölçü Alımı
● Yapay uçlaşma yöntemi, DAÖ yönteminde olduğu gibi yere
iki farklı noktadan akım uygulanarak yapılır. Genelde dipol-dipol
dizilimi kullanılır. Yapay uçlaşma yönteminin arazi
uygulaması iki şekilde yapılır.
● Zaman Ortamı
● Frekans Ortamı
94. Zaman Ortamı Ölçü Alımı
Yer içine DAÖ yönteminde olduğu gibi iki elektrot yardımıyla akım
gönderilir. Uygulanan akım kesildiğinde ölçülen gerilim farkı hemen sıfır
olmayacak zamanlar sönümlenecektir.
95. Zaman Ortamı Ölçü Alımı
Akım verildiği andaki voltajın, akım kesildikten belirli bir süre
sonraki voltaja oranına IP etkisi denir.
96. Frekans Ortamı Ölçü Alımı
● Frekans ortamı ölçümlerde farklı frekanslarda akım
gönderilerek ölçümler yapılarak Frekans etkisi elde edilir.
97. Frekans Ortamı Ölçü Alımı
● Frekans ortamı ölçümlerinden elde edilen bir diğer büyüklük ise
Metalik Faktör(MF)dür.
● MF değeri, özdirenç değeri ile ters orantılı,
● FE ile doğru orantılıdır
● Maden cevheri özdirencinin yan kayaç özdirencinden düşük
olduğu bölgelerde yüksek değerler verir.
● Diğer bir deyişle MF ve FE değerlerinin yüksek olduğu bölgeler
iletken bölgelerdir.