YAS ARAMALARINDA VE BÜYÜK YAPILARDA JEOFİZİK REZİSTİVİTE ÇALIŞMALARI. Adem SÖMER Jeofizik Yüksek Mühendisi

Transkript

1 855 YAS ARAMALARINDA VE BÜYÜK YAPILARDA JEOFİZİK REZİSTİVİTE ÇALIŞMALARI Adem SÖMER Jeofizik Yüksek Mühendisi İçindekiler 1. Giriş 2. Jeofizik Rezistivite Yöntemleri 3. YAS Çal şmalar ndan Örnekler a) İzmir Urla Yurt-Kur Arazileri b) İzmir Selçuk Arazileri c) İzmir Aliağa-Yüksekköy Arazileri 4. Önemli Yap larda Rezistivite Çal şmalar 5. Sonuç ve Öneriler 6. Kaynaklar ve Teşekkür 1. Giriş Özdirenç (Rezistivite) yöntemi, arama jeofiziğinde kullan lan başl ca jeofizik yöntemlerindendir. Bu yöntemde amaç, yer alt yap s n, yap lar n özdirenç farkl l ğ na göre ortaya ç karmakt r. Uygulan ş n n kolay olmas, ölçü aletinin basit olmas ve yöntemin etkili sonuçlar vermesinden dolay günümüze kadar kullan lan en yayg n jeofizik yöntemlerinden biri olmuştur. Yöntem; gelişen veri toplama ve değerlendirme aşamalar ile günümüzde yeralt n n iki ve üç boyuttaki özdirenç dağ l m n gerçeğe çok yak n verebilmesi sebebiyle maden, mineral, jeotermal enerji kaynağ ve petrol aramalar ile hidrojeoloji ve mühendislik jeolojisi problemlerinin çözümünde kullan lmaktad r. Özellikle 1980 y l ndan sonra, arkeolojik yap lar n aranmas nda da kullan lan en etkili jeofizik yöntemlerdendir. Son y llarda adli konularda da özdirenç rezistivite kullan lmaya başlanm şt r. Son y llarda, kuyu aç lmas ndaki art ş ile kuyularda yap lan aş r çekim ve yağ ş miktarlar ndaki düşüşler nedeniyle yeralt sular h zla azalmaktad r. Yeralt su kaynaklar n n araşt r lmas, bulunmas ve onu yeryüzüne ç kar lmas n n önemi bu nedenle artmaktad r. Artan sondaj maliyetleri ve kuru ç kan kuyunun getirdiği maliyet göz önüne al nd ğ nda, jeofizik etütlerin YAS çal şmalar ndaki önemi ortaya ç kmaktad r. Baraj, gölet, köprü, viyadük, tünel, santral, liman ve yol güzergahlar n n belirlenmesi gibi mühendislik çal şmalar nda, zemin yap s n n daha iyi belirlenmesi için bu çal şmalar yap lmaktad r. Görünür özdirenç, yer içindeki jeolojik yap ya, bu yap n n özdirencine ve kullan lan elektrot dizilimine bağl d r. Kayaç ve minerallerin özdirenç değerleri çok farkl bir yelpazede değişim gösterirler. Saturasyon, geçirgenlik, gözeneklilik, gözenek s v s n n cinsi, formasyon faktörü, kayac n cinsi, tane cinsi ve dağ l m geometrisi ve vd. gibi etkiler kayaç ve mineral özdirenç değerleri üzerinde etkili olur.

2 856 Şekil-1 Farkl amaçlarla Jeofizik Özdirenç yönteminin kullan lmas 2. Jeofizik Rezistivite Yöntemleri Özdirenç yönteminde, ölçülen büyüklük gerilim fark d r. Fakat veri yorumunda fiziksel bir büyüklüğe ihtiyaç vard r ve o büyüklük Özdirenç'tir. Bir ortam n, içinden geçen elektrik ak m na karş birim hacminin gösterdiği direnç o ortam n özdirenç değeridir ve birimi Ohm.m'dir. Şekil-2 Örnek Rezistivite eğrisi ve rezistivite özdirenç ölçü karnesi Görünür Özdirenç dört elektrodun alt ndaki resistivite değerinin ağ rl kl ortalamas d r. Eger ortam homojen ise görünür özdirenç gerçek özdirence esittir. Şekil-3 DSİ Yap m Rezistivite cihaz ve Arazide elektrotlar n dizinimi DES noktalar, araziyi tan mlayacak şekilde belirli hatlar boyunca yerleştirilmelidir. Geleneksel elektrot dizilimleri, elektrotlar n bir bak ş m (simetri) merkezine göre, çizgi boyunca dizilmesinden elde edilen; Schlumberger, Wenner ve dipol-dipol (dipole-dipole) dizilimleri, en *Bu bildiri Jeofizik Mühendisleri Odas ad na düzenlenmiştir.

3 857 önemli dizilimlerdir. Bu dizilimler amaca yönelik seçilmektedir. Şekil-4 Özdirenç yönteminin dizilim şekilleri Resistivite Görüntüleme _ Resistans, Yapay Uçlasma (IP), Dogal Uçlasma (SP), Resistivite şeklindedir. Resistans: IP Ak m düzenegi: ON+, OFF, ON-, OFF zaman dilimleri: 1 s, 2 s, 4 s ve 8 s Yapay Uçlasma: Ölçüm sekilleri: 6 zaman diliminde zaman ortam sarsibilite ölçülür ve bellekte saklan r Dogal Uçlasma: Dogal potansiyel, elektrokimyasal olarak olusan dogal ak mlar kullanarak s g iletken anomalileri ve yeralt suyu hareketlerini belirler. Mineralizasyon Potansiyeli Elektrokinetik Potansiyel (ak skanl k) Genelde hidro-jeofikte kullan l r Positiv ve negatif anomaliler genelde 50mV alt ndad r Hidrostatik bas nc n azald g yerde SP anomalisi pozitifir (suyun ak ş yönünde). Şekil-5 Jeofizik yöntemler Çal şmalara yeni teknoloji ve yaz l mlar n da dahil olmas yla 2 ve 3 boyutlu görüntülemeler de

4 858 gerçekleştirilebilmektedir. Şekil-6 1B-2B ve 3B Rezistivite sonuçlar Bu sunumda, İzmir civar nda yap lm ş üç örnek ile YAS arama yöntemlerinden biri olan Rezistivite çal şmas ve Baraj-Gölet Santral-Liman gibi büyük yap larda zeminin tan mlanmas na yönelik kullan lan Jeofizik çal şmalar anlat lacakt r. Bunlar vermekteki amaç ucuz, kolay ve h zl sorun çözebilme yeteneğinin kazan lmas d r. Yeralt n n bilinmezliğini ortaya ç karabilmek için teknolojik gelişmelerden üst düzeyde faydalanmak gerekmektedir. Özellikle yeralt sular n n giderek azalmas ve ona ulaşmak için yüksek maliyetlerin harcanmas, bu tür çal şmalar n yap lmas n zorunlu k lmaktad r. Ancak bu çal şmalar, konusunda uzman mühendislerce yap lmas, mesleği olmad ğ halde başka meslek sahiplerinin yapmamas da büyük önem taş maktad r. Mesleki s n rlar n iyi tan mlanmas ve birlikte paydaş çal şmalar n gerçekleşmesi çok daha iyi sonuçlar verebilmektedir. YAS aramalar na yönelik en önemli arama yöntemlerinden birisi olan rezistivite çal şmalar, Jeofizik mühendislerince yap lmal, rapor tanzimlerinde elde edilen verilerin tamam kullan lmal d r.

5 YAS Çal şmalar ndan Örnekler a)izmir-urla Yurt-Kur Arazileri İzmir Yüksek Teknoloji Üniversitesi öğrencilerinin bar nma ihtiyac n karş layan Yurdun kullanma ve sulama suyu ihtiyac n n karş lanmas amac yla jeofizik etüt yap lm şt r. İnceleme alan nda jeolojik olarak k saca söz edecek olursak; Tabanda Mesozoyik yaşl kireçtaşlar bulunmakta, bu yap lar n üzerine Neojen yaşl seri ile Neojen yaşl volkanik kayaçlar ve Kuvaterner yaşl alüvyon malzeme gelmektedir. Karaburun ve Gülbahçe faylar çal şma sahas ndan ve yak n ndan geçmektedir. Yurt-Kur; ihtiyac olan kullanma-sulama amaçl yeralt suyunu temin amac yla 1 adet 160 metre derinliğinde sondaj kuyusu açt rm ş, ve yap lan pompa tecrübesinde kuyuda yeralt suyu al namam şt r. Kuyuda genellikle Neojen yaşl volkanik kayaçlara ait tüflerin(kaolenleşmiş) seviyeleri geçilmiştir. Bunun üzerine çal şma alan nda Jeofizik çal şmalar istenmiştir. Bir tanesi aç lm ş olan kuyunun baş nda olmak üzere toplam 12 adet DES ölçümü al nm şt r. Şekil-7 Çal şma sahas ve aç lan sondaj kuyu yerleri Kuyu baş DES ölçüm eğrisinde görüleceği gibi, ölçüm değerleri 2-7 ohm-m özdirenç değerleri görülmüştür. Bu da yap n n ne kadar killi olduğunu ve neden yeralt suyu al namad ğ n göstermektedir. Kuyu logunda R ve GR eğrileri de bu durumu doğrulamaktad r. Sp 1000 Urla YTE Kredi Yurtlar Kurumu Kuyu-1(DES-1) 1000 Urla YTE Kredi Yurtlar Kurumu Kuyu-2(DES-10) Rz Özdirenç Özdirenç GR Metre 145 Ω-m Ω-m Moloz Ω-m Kum ve çak l Kiltaş Metre 16 Ω- m Andezi t 5-7 Ω-m 21 Ω Ω- Ω- m m Tüf(Kaolenleşmiş) Andezit+ Aglomera m An d ezit+ A g lo mera Tüf Şekil-8 Kuyu-1 Logu ve DES-1 DES-10 eğrileri

6 860 Yap lan DES ölçümleri sonucu çal şma alan nda, yeralt suyu al nabilecek yap lar n yüksek özdirenç değerleriyle temsil edilen Andezit ve Aglomera+Tüf birimleri olduğu tespit edilmiştir. Yap lan kuyu yeri tespit çal şmas nda enerji hatt, hidrolik koşullar ve isale hatt düşünülerek DES-10 noktas na sondaj kuyusu aç lmas na karar verilmiştir. Aç lan kuyuda DES ölçülerinde tespit edilen Aglomera+Tüf, Andezit seviyeleri kat edilmiştir. Kuyudan St.Sv.:16 m, Dn.Sv.:63 m ve Q=6 L/s yeralt suyu al nm şt r. Şekil-9 DES-11(Kuyu-1) ve DES-10 verilerinin bulunduğu kesit b) İzmir Selçuk-Pamucak Arazileri İzmir-Selçuk-Pamucak sahilinde kurulmas planlanan Turizm Bakanl ğ tesislerinin içme ve kullanma su ihtiyaçlar n temin etmek amac yla, yeralt suyu olanaklar n araşt rmak, yeralt suyu taş yabilecek katmanlar n kal nl k ve yay l mlar ile aç lmas planlanan araşt rma sondaj kuyusu yerlerini ve derinliklerini saptamak amac yla yap lm şt r. Eüt alan nda bu amaçla 111 adet düşey rezistivite sondaj yap lm şt r. Rezistivite ölçümleri, Zeytinköy(Eleman-İzmir-Sak zl boğazlar ), Barutçuköy(Çakal-Andan boğazlar ), Kuyumcu ovas ve Sabribey çiftliği doğusu(iş ldakkavak) ve Selçuk ilçesi ile deniz aras ndaki oval k kesimde al nm şt r. Sizlere çal şma alan nda yap lan DES ölçümlerinde tuzlu su- tatl su içerikli formasyonlarda al nan özdirenç farklar n ortaya koymak amac yla örnek olmas amac yla Andan Boğaz ölçüleri sunulmuştur. Andan boğaz nda paleozoyik yaşl mermerler ile kuvaterner yaşl yamaç molozu bulunmaktad r.(hat-iv) Mermerler; k r kl, çatlakl ve karstik yap da olup yeralt suyu taş maya ve depolamaya uygun bir akifer durumundad r. Tuzlu su girişiminden uzak bulunmalar nedeniyle kalite yönünden olumlu olarak yorumlanm şt r.

7 861 Ova bölümü, genellikle kil, silt miktar n n etkin olduğu, tuzlu bir özellik taş yan alüvyon şeklindedir. Alüvyonda aç lan şah s kuyular na ait sular n EC lerinin yüksek oluşu(1500 den büyük) bu durumu doğrulamaktad r. Andan Boğaz nda al nan jeofizik özdirenç hatt nda, kesitte verildiği gibi mermerlerdeki k r kl ve fayl yap ile ovadaki birimlerde deniz suyunun kar ş m tespit edilmiştir. Şekil-10 Pamucak ovas Jeoloji ve Jeofizik lokasyon haritas Buna göre içme-kullanma suyu ihtiyac yla aç lacak olan sondaj kuyusunun deniz suyundan etkilenmeyecek şekilde yerinin tespiti yap lm şt r. Şekil-11 Andan Boğaz kesiti(hat-iv) e)izmir Aliağa-Yüksekköy Arazileri Yüksekköy arazilerinde İ.Ö.İdaresi taraf ndan, içme-kullanma amaçl iki adet sondaj kuyusu aç lm ş ve aç lan sondaj kuyular nda yeralt suyu al namam şt r. Daha sonra Aliağa kaymakaml ğ DSİ ye başvuruda bulunarak, üçüncü kuyu yerinin belirlenmesi istenmiştir. Etüt alan nda kuyu aç lmas düşünülen lokasyonlara yer alt yap s n ayd nlatmak ve formasyonlar n kal nl k, yay l m ve derinliklerini bulmak amac yla, iki adedi İl özel İdaresince aç lan kuyu baş olmak üzere toplam 9 adet DES ölçümü al nm şt r.

8 862 İnceleme alan Neojen yaşl kayaçlar(andezit, aglomera, tüf, bazalt) yüzlek vermektedir. İnceleme alan nda kuyu aç larak yeralt suyu al nabilecek formasyon; Volkanik yap lar kayaçlar n n k r kl çatlakl k s mlar d r. Jeolojik yap, jeofizik değerler, köye olan mesafe ve ulaş m koşullar da dikkate al nd ğ nda DES-5 nolu ölçüm noktas n n sondaj aç labilecek en uygun yer olduğu düşünülmüş ve 250 metre derinliğinde bir sondaj aç lmas önerilmiştir. Şekil-12 Aliağa Yüksekköy Jeofizik lokasyon haritas İ.Ö.İdaresi yetkilileri kuyunun ilerlemesinde meydana gelen aksakl klar nedeniyle kuyuyu 146 metrede bitirmişlerdir. Aç lan kuyuda St.Sv.:100 m, Dn.Sv.:135 m ve Q=4 L/sn bulunmuştur. Kuyularda benzer volkanik kayaçlar geçilmiş olsa da DES-5 de aç lan sondaj kuyusu daha yüksek özdirençli ve k r kl - çatlakl yap lar kat etmiştir. Kuyular n kotlar na bak ld ğ nda Kuyu m, Kuyu m ve Kuyu-3 de ise 163 m dir. Son kuyuda statik seviyenin yaklaş k 100 metrelerde olmas neden diğer kuyularda su al namad ğ n n da bir göstergesidir. Eğimli bir arazide yap lan DES ölçümlerinin kotlar s ras yla; DES-6 96 m, DES m, DES m, DES m, DES m, DES-2 242m, DES metredir. Daha düşük; kotlardaki DES ölçümlerinde, daha düşük özdirençli birimlerin olmas ve köyden uzaklaş lmas olumsuzluk olarak düşünülmüştür. İ:Ö:İdaresince içme-kullanma amaçl aç lm ş sondaj kuyular Kuyu metre derinlikte ve kuru, Kuyu metre derinlikte ve kurudur. Köyün ihtiyac Q=2-3 L/sn dir. Genel olarak düşük özdirenç değerleriyle temsil edilen yap lar Volkanik kökenli Tüf ve Ağlomera+Tüf, Yüksek özdirenç değerleriyle temsil edilen Volkanik kayaçlar (Andezit, Aglomera, Bazalt) olarak ay rtlanm şt r. Şekil-13 DES verilerinin kesitte gösterimi

9 863 Şekil-14 Kuyu başlar ile önerilen noktan n DES eğrileri Şekil-15 Aç lan sondajlara ait kuyu bilgileri 4. Önemli Yap larda Rezistivite Çal şmalar Şekil-16 Gölet üzerinde tomografi çal şmas Baraj ve gölet alanlar nda, yeralt yap s n n belirlenmesinde tomografi çal şmalar h zla artmaktad r. Ayr ca borulu şebekeler ve kablo hatlar n n belirlenmesinde başta yer radar olmak üzere bu çal şmalar yap labilmektedir. *Bu bildiri Jeofizik Mühendisleri Odas ad na düzenlenmiştir.

10 864 Şekil-17 Güzergah ve yeralt şehir şebekelerin belirlenmesi 5. SONUÇ VE ÖNERİLER Sizlere sunulan yukar daki örneklerden anlaş lacağ üzere, bir bölgede sondaj kuyusu (araşt rma veya işletme olabilir) aç lmadan önce bölgenin jeolojik ve hidrojeolojik etüt ile birlikte jeofizik etüt çal şmas da mutlaka yap lmal d r. Bu etüt ile kuyu aç lacak bölgedeki yer alt yap s ortaya ç kar lmal ve yeralt suyu al nabilecek yap lar n kal nl k, yay l m ve yap s ortaya konulmal ve kuyu derinliği ile kuyu lokasyon yeri hidrolik koşullar da dikkate al narak jeofizik rezistivite ölçümlerine göre belirlenmelidir. Aksi halde aç lan kuyularda al namayacak yeralt suyu karş l ğ toprağa gömülen binlerce TL nin rahats zl ğ n herkes duymal d r. 6. TEŞEKKÜR VE KAYNAKLAR -İzmir-Selçuk-Pamucak ovas jeofizik rezistivite etüt raporu -İYTE Kredi Yurlar Kurumu Hidrojeolojik etüt raporu -Çok-Elektrotlu Jeofizik Rezistivite Ölçümlerinin Yeralt suyu ve Jeotermal Arama Alanlar ndaki Uygulamalar n n Değerlendirilmesi, A. ÖZDEMİR, Sondaj Dünyas, S6, Haziran Düşey Elektrik Sondaj Verilerinin Yorumu, Prof. Dr. Ahmet Tuğrul BAŞOKUR, AGİ İzmir Çok Kanall Rezistivite Kursu Teşekkür: Yard m ve katk lar ndan dolay başta Şube Müdürümüz Ömer ÇAĞIRAN ve Jeofizik Baş Mühendisi Erkan ATASOY olmak üzere, şubemiz ve sondaj şubesinde çal şan mesai arkadaşlar m zla, arazide beraber çal şt ğ m z teknisyen ve işçi arkadaşlar m za teşekkür ederiz.