KAMP STAJI HAZIRLIK NOTU (SP)

Transkript

1 İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ KAMP STAJI HAZIRLIK NOTU (SP) Araş. Gör. Gülten AKTAŞ İstanbul, Ağustos, 2014

2 İÇİNDEKİLER 1. GİRİŞ Doğal Gerilim Yöntemi (SP) Doğal Gerilimler ve Nedenleri Elektrokinetik Gerilim (Akma Gerilimi) Difüzyon Gerilimi Nernst Gerilimi Elektrokimyasal Gerilim (Mineralizasyon Gerilimi) SP ÖLÇÜ GEREÇLERİ ve TEKNİKLERİ SP ÖLÇÜ GEREÇLERİ SP ÖLÇÜ TEKNİKLERİ Kaydırma Ölçü Tekniği (Gradyent Dizilim) Baza İndirgeme Ölçü Tekniği UYGULAMA KAYNAKLAR... 9

3 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.

4 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.

5 2.1 Doğal Gerilimler ve Nedenleri 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 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 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 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.

6 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 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) 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 ΔV 1, ΔV 2, ΔV 3 ΔV n gerilim farkları kayıt edilir. Ölçülen değerler hareketli elektrodun konulduğu noktaya atanır(şekil 2). Şekil 1. SP Yatay Kaydırma ve Baza indirgeme Ölçü Tekniği.

7 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.

8 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).

9 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., Slow Senonian and fast Palaeocene Early Eocene uplift of the granitoids in the Central Eastern Pontides, Turkey: apatite fission-track results. Tectonophysics 382, ÇAĞLAR, İ., Jeofizikte Doğal Polarizasyon (SP) Yöntemi. İstanbul Teknik Üniversitesi Matbaası Gümuşsuyu İstanbul.