İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ
MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ
JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ
KAMP STAJI HAZIRLIK NOTU
(SP)
Araş. Gör. Gülten AKTAŞ
İstanbul, Ağustos, 2014
İÇİNDEKİLER
1.
GİRİŞ ................................................................................................................................................ 3
2.
Doğal Gerilim Yöntemi (SP) ......................................................................................................... 4
2.1
Doğal Gerilimler ve Nedenleri ................................................................................................. 5
2.1.1
Elektrokinetik Gerilim (Akma Gerilimi) ............................................................................ 5
2.1.2 Difüzyon Gerilimi .................................................................................................................... 5
2.1.3 Nernst Gerilimi ....................................................................................................................... 5
2.1.4 Elektrokimyasal Gerilim (Mineralizasyon Gerilimi) ............................................................... 5
3.
SP ÖLÇÜ GEREÇLERİ ve TEKNİKLERİ ................................................................................................. 6
3.1 SP ÖLÇÜ GEREÇLERİ ....................................................................................................................... 6
3.2 SP ÖLÇÜ TEKNİKLERİ ...................................................................................................................... 6
3.2.1 Kaydırma Ölçü Tekniği (Gradyent Dizilim) .............................................................................. 6
3.2.2 Baza İndirgeme Ölçü Tekniği .................................................................................................. 6
4.
UYGULAMA...................................................................................................................................... 7
5.KAYNAKLAR .......................................................................................................................................... 9
1. GİRİŞ
Uygulamalı Jeofiziğin jeoelektrik yöntemlerinde yer içine akım göndermeden
işleyen tek yöntemdir. Doğal elektrokimyasal, elektrofiltrasyon gibi olayların
oluşturduğu yer içi akım akışının doğal alanını ölçen bu yöntem jeofizik
literatürde İngilizce olarak ‘’Self Potential Method’’ olarak adlandırılır(Çağlar,
1991).
SP yöntemi önceki yıllarda yalnızca maden aramalarında arama jeofiziğinde
kullanım alanı bulurken günümüzde birçok jeolojik problemlerin çözümünde
başvurulan bir yöntem olmuştur. Mühendislik Jeofiziği, depremleri önceden
belirleme çalışmaları, jeotermal enerji kaynaklarının araştırılması gibi konularda
SP yöntemi başarıyla uygulanmaktadır.
Jeofizikte arazi verilerinin yorumlanması sırasında uygulanan matematiksel
yaklaşımlar potansiyel kaynaklı gravite-manyetik gibi yöntemlerde başarılı
olurken, aynı durumun SP yönteminde de olması oldukça zordur. Cevher
yatağının büyüklüğüne bağlı olabilecek bozuşma zonunun varlığı, SP etkisinin
oluşmasına neden olan yeraltı suyunun oluşturacağı elektrokinetik potansiyelin
varlığı, topoğrafyanın ölçülere olacak etkisi gibi ayrımlanamayacak etkilerin
olması, SP de yapılacak modellemeyi güçleştirmektedir (Çağlar, 1991). Genel
olarak bir maden sahasında arazi ile ilgili sondajlar yapılmadan oluşum
koşullarının ve geometrik durumunun bilinmeyeceği açıktır.
2. Doğal Gerilim Yöntemi (SP)
Bu yöntem, yapay akımlar kullanılmadan yerin doğal potansiyelinden
yararlanarak, herhangi iki nokta arasındaki gerilim farkının ölçülmesi esasına
dayanmaktadır. Doğada, kaynak kullanmadan gerilim farkı oluşturacak, iklim
değişimleri, topoğrafya, jeolojik koşullar ve benzeri birçok neden vardır. Çok
yağışlı veya çok kurak iklimlerde yer altı su seviyesinin değişimi, kayaçların farklı
petrofiziksel özellikte bulunmaları SP değişimine neden olan başlıca
faktörlerdir. Ayrıca metal su boruları, trafo merkezleri, tuzlu su dokanakları,
kuyular, cüruf yığınları da küçük de olsa SP değişimlerine neden olur.
İki nokta arasındaki gerilim farkının ölçülmesi amaçlandığından, ölçülerin
etkilenmemesi için polarize olmayan elektrotlar kullanılır. Elektrotların
yerleştirildiği ölçü noktalarına ufak çukurlar kazılarak içi su ile doldurulur ve yer
ile elektrot arasındaki kontak direnci bu şekilde en aza indirilmiş olur. Mümkün
olduğunca az dirençli, fazla uzun olmayan (en fazla 500 m) kablolar kullanılır. İki
nokta arasındaki arasındaki gerilim farkını ölçmek için voltmetre kullanılır.
SP ölçümleri, elektrotlardan bir tanesi sabit kalmak üzere diğer elektrotun ölçü
noktalarında gezdirilmesi şeklinde yapılan potansiyel ölçüsü veya iki elektrot
arasının sabit tutulması ve ölçü noktalarında gezdirilmesi şeklinde yapılan
gradyent ölçüsü biçiminde yapılır. Potansiyel ölçümlerinde baz noktası belirti
bölgesi dışında seçilmelidir.
SP yöntemi, yerin doğal potansiyelinin, belirli koşullar altında, en yüksek
değerini sülfürlü maden yataklarında göstermesi nedeniyle bu tip yatakların
aranmasında en çok kullanılan yöntemdir.
Ölçüm sonuçları, potansiyel kontur haritaları şeklinde sunulur. Ayrıca çalışılan
alanlarda belirli doğrultularda alınan profil ölçüleri, potansiyelin uzaklıkla
değişimi hakkında yararlı bilgiler verir.
2.1 Doğal Gerilimler ve Nedenleri
2.1.1 Elektrokinetik Gerilim (Akma Gerilimi)
Suyun hareketinden dolayı ortaya çıkan potansiyel türüdür. ρ özdirencine, µ
viskozitesine sahip bir çözeltide, geçirimli bir ortamdan basınç zoruyla geçirilirse
bu ortam üzerinde ölçülen gerilim akma gerilimi diye isimlendirilir.
2.1.2 Difüzyon Gerilimi
Bu gerilim, farklı konsantrasyondaki çözeltilerde yer alan Anyon ve Katyonların
(- ve + yükler) hareketlerinden dolayı ortaya çıkar. Farklı konsantrasyona sahip
çözeltilerdeki – ve + yük miktarlarının eşit olmak istemeleri nedeniyle çözeltiler
arayüzeyinde – ve + yüklerin geçişleri olacaktır. Bu şekildeki yük hareketleri
ortamda bir diffüzyon geriliminin nedenini oluşturur.
2.1.3 Nernst Gerilimi
İki özdeş metal elektrod bir homojen çözelti içine daldırılırsa bunlar arasında
bir elektriksel gerilim farkı ölçülemez. Ancak bu iki elektrodlardan birisi farklı
konsantrasyona sahip bir çözelti içine batırılırsa iki elektrod arasında bir ΔV
gerilimi mV(milivolt) seviyesinde ölçülür. Bu gerilim Nernst Gerilimi diye
adlandırılır. Doğadan örnek verilirse; Petrol ve su arayüzeylerinde, nehirlerle
denizlerin karşılaştığı dokunaklar civarında ölçülebilecek gerilim Nernst
gerilimidir.
2.1.4 Elektrokimyasal Gerilim (Mineralizasyon Gerilimi)
Sülfürlü metalik cevherleşme sahalarında ölçülen doğal gerilimdir. İletken
cevher kapanlarında tuz miktarına, sıcaklığa ve ıslaklık koşullarına bağlı olarak
oluşan elektrokimyasal olaylar bu sahalarda ölçülen doğal gerilimi doğurur. Bu
gerilim kendi-kendine gerilimdir (Self Potential).Genellikle maden arama
jeofiziğinde ölçülmesi arzulanan bir Self Potential (SP) gerilimidir.
Mineralizasyon gerilimleri hemen her zaman cevherleşmenin üst yüzeyinde
negatif bir merkez oluşturacak şekilde değerler verir. Bunun nedeni SP oluşum
mekanizmalarına bağlı olarak cevher kütlesinin üst yüzeyinde yani yeryüzüne
yakın kısımlarında negatif yüklerin toplanmasından kaynaklanır.
3. SP ÖLÇÜ GEREÇLERİ ve TEKNİKLERİ
3.1 SP ÖLÇÜ GEREÇLERİ
SP ölçü gereçlerinde genelde basit gereçler kullanılmaktadır. Yapılacak bir SP
çalışmasında kullanılan gereçler;





Voltmetre
İki adet polarize olmayan seramik fincan elektrod
Keser
Akım kablosu
Metre
3.2 SP ÖLÇÜ TEKNİKLERİ
3.2.1 Kaydırma Ölçü Tekniği (Gradyent Dizilim)
Bu ölçü tekniğinde, bir doğrultu boyunca sabit aralıklı birinci ve ikinci noktalara
yerleştirilen bir çift elektrod arasındaki gerilim farkı ölçülür. Daha sonra ilk
noktaya konulan elektrod bu kez ikinci noktaya, ikinci noktadaki elektrod daha
önceki aralık korunarak bu kez üçüncü noktaya konularak ΔV ölçülür. Bu şekilde
yapılarak doğrultu boyunca ilerlenir (Şekil 1).
3.2.2 Baza İndirgeme Ölçü Tekniği
Bu ölçü tekniğinde, ölçü tekniğinde ölçü doğrultusunun başlangıcında seçilecek
bir baz noktasına bir fincan elektrodu, hazırlanmış çamurlu çukur içine sabit
kalacak şekilde yerleştirilir. Eldeki uzun bir kablo yardımıyla ölçü doğrultusu
üzerindeki her bir nokta ile baz noktası arasındaki ΔV1 , ΔV2, ΔV3………… ΔVn
gerilim farkları kayıt edilir. Ölçülen değerler hareketli elektrodun konulduğu
noktaya atanır(Şekil 2).
Şekil 1. SP Yatay Kaydırma ve Baza indirgeme Ölçü Tekniği.
4. UYGULAMA
İnceleme alanı Giresun ili Akköy yakınlarında Boztekke bakır sahasıdır. İnceleme
alanında yapılan bir SP çalışmasının kontur haritası ve A-A’, B-B’, C-C’, D-D’ kesit
alınan profillerde verilmektedir. SP anomalisi veren alanlar incelendiğinde
hepsinin bir doğrultuda dizilmiş olmaları bir fay zonu içinde oluştuklarını
göstermektedir. Fay zonu içinde oluşmaları ilk bakışta fayın eğimi yönünde ya
da düşey konumda oluştuklarını ortaya koyar. Şekil .. de A-A’ kesit anomalisi
verilmektedir.
Şekil 2. Giresun ve civarının jeolojisi (Boztuğ ve diğ. 2004).
Şekil 3. Giresun-Boztekke bakır sahası SP kontur haritası ve alınan profiller.
Şekil 4. A-A’ profil anomalisi
Anomalinin sağ tarafında ikinci bir kapanım gözlenmektedir. Bu kapanım
kütlenin kuyruk anomalisi olabileceği gibi ikinci bir kütlenin verdiği anomali de
olabilir Bunun dışında bu anomali yer altı suyu, boru hattı, eskiden işletilmiş
maden boşlukları vs. den de kaynaklanabilir (Aşçı vd., 2009).
5.KAYNAKLAR
AŞÇI M., ŞAHİN Ö.K, KURTULUŞ C., 2009, Sülfürlü Metalik Maden Sahalarının Sp Çözümlerinin
İncelenmesi.
BOZTUĞ, D., JONCKHEERE, R., WAGNER,G.A., YEĞİNGİL, Z., 2004. Slow Senonian and fast
Palaeocene–Early Eocene uplift of the granitoids in the Central Eastern Pontides, Turkey:
apatite fission-track results. Tectonophysics 382, 213–228
ÇAĞLAR, İ., 1991. Jeofizikte Doğal Polarizasyon (SP) Yöntemi. İstanbul Teknik Üniversitesi
Matbaası Gümuşsuyu İstanbul.
Download

sp - Mühendislik Fakültesi