Anahtar sözcükler: Menemen, İzmir, Mikrogravite

Transkript

1 ÖZET İzmir yöresinde üç farklı tektonik kuşak bulunmaktadır. Bu kuşaklardan Doğu kuşağı, altta kalın mika-şiştlerin yer aldığı üstünde ise platform tipi karbonatların metamorfizması sonucu oluşan mermerler ile temsil edilen Menderes Masifi dir. Menderes masifinin batısında ise İzmir Ankara Zonu olarak adlandırılan ikinci kuşak yer alır. Bu kuşak İzmir ve çevresinde filiş karakteri gösterir. Üçüncü kuşak Üst Kretase yaşlı İzmir Ankara zonunda yer alan Bornova Karmaşığı filiş matriks içerisinde yer alan Kireçtaşı bloklarından oluşur. Bu çalışmada, İzmir in kuzeyinde; kalın alüvyon havzada bulunan kısımlara ait mikrogravite verileri değerlendirilmiştir. Sonuç olarak çalışma alanına ait mikrogravite ölçümleri ile gravite anomalileri oluşturulmuş, daha sonra çalışma alanı ve çevresindeki sondajdan yararlanarak gravite modeli elde edilmiştir. Anahtar sözcükler: Menemen, İzmir, Mikrogravite i

2 BÖLÜM BİR-GİRİŞ... 1 BÖLÜM İKİ-JEOLOJİ Ege Bölgesi Genel Jeolojisi ve Tektoniği Menemen Çevresi Jeolojisi... 3 BÖLÜM ÜÇ-KULLANILAN YÖNTEMLER Mikrogravite Yöntemi Mikrogravite Kullanım Alanları Akifer Görüntüleme Arkeolojik Çalışmalar Mağara ve Sığ Çukur Araştırmaları Kömür Madeni Araştırmaları Çevre Çalışmalarında Jeofizik Modelleme Taş Ocaklarında Arazi Doldurma Çalışmalarında Mikrogravite Yönteminde Kullanılan Düzeltmeler Enlem Düzeltmesi Yükseklik Düzeltmesi Serbest Hava Düzeltmesi Bouguer Düzeltmesi Topoğrafya Düzeltmesi Gel-Git Düzeltmesi İzostasi Düzeltmesi Drift Düzeltmesi Talwani Modelleme Tekniği İkinci Türev Yöntemi BÖLÜM 4-YAPILAN ÇALIŞMALAR Kullanılan Cihazlar Arazi Çalışmaları Gravite Ölçümünü Değerlendirme Aşamaları BÖLÜM 5-SONUÇLAR 25 KAYNAKLAR ii

3 ŞEKİL LİSTESİ Sayfa Şekil 2.1. Menemen çevresi jeoloji haritası (Uzel vd. 2012) 4 Şekil 4.1. Scintrex CG-5 Autograv mikrogravite cihazı. 16 Şekil 4.2. Leica cihaz seti...17 Şekil 4.3. Çalışma alanı ölçüm noktaları google eart haritası. 18 Şekil 4.4. Çalışma alanının topoğrafya haritası.. 19 Şekil 4.5. Free Air anomali haritası. 19 Şekil Trend uygulaması sonucunda oluşan Bouguer anomali haritası..20 Şekil 4.7. Profil 1 e ait oluşturulan model. 20 Şekil 4.8. Profil 2 ye ait oluşturulan model.. 21 Şekil 4.9. Profil 3 e ait oluşturulan model 21 Şekil Profil 4 e ait oluşturulan model.. 22 Şekil Profil 5 e ait oluşturulan model.. 22 Şekil Profil 6 ya ait oluşturulan model 23 Şekil Profil 7 ye ait oluşturulan model 23 Şekil Alana ait 2. Türev haritası 24 iii

4 BÖLÜM BİR GİRİŞ İzmir ve çevresinde Neojen ve Kuvaterner birimleri Menderes masifinin metamorfik birimleri ile İzmir-Ankara Kenet Kuşağına ait temel birimler üzerindeki örtü kayalarını oluşturmaktadır. Neojen yaşlı birimler genelde akarsu ve göl fasiyesinde gelişmiş çökel kayalar ile çeşitli türdeki volkanik kayalardan oluşur. İnceleme alanındaki (Menemen Havzası) Neojen kaya toplulukları İzmir kuzeyinde Foça-Aliağa-Menemen, İzmir güneyinde Urla, Seferihisar Torbalı ve Gediz Grabeni çevresinde geniş yayılımlıdır. Bölgedeki Neojen birimleri biri birine geçişli sedimanter kayalar ile volkanitlerden oluşan Alt Miyosen-Erken Pliyosen yaş aralığındaki kayalarla temsil edilir (Kaya, 1979, 1981; Koçyiğit ve diğerleri, 1999). Yukarıdaki araştırmalara göre bu kompleks alanda mikrogravite çalışması yapılarak gravite verileri elde edilmiş ve yorumlanmıştır. Mikrogravite çalışmaları 20 profil olarak toplam 2500 ölçümde gerçekleştirilmiştir. Elde edilen verilere baz düzeltmesi uygulanmıştır. Daha sonra enlem indirgemesi, serbest hava ve Bouguer düzeltmesi uygulanarak Bouguer anomali haritası elde edilmiştir. Çalışma kapsamında elde edilen Bouguer gravite anomalilerine 2. Türev yöntemi uygulanarak çalışma alanındaki yatay yönlü yapı geçişleri irdelenmiştir. Son olarak alana ait Bouguer gravite anomali haritası ve alandaki sondaj bilgileri kullanılarak gravite modelleri oluşturulmuştur. 1

5 BÖLÜM İKİ JEOLOJİ 2.1. Ege Bölgesi Genel Jeolojisi ve Tektoniği Ege Bölgesi nde temel, litostratigrafileri ve tektonik özellikleri fazla benzerlik göstermeyen metamorfik masiflerden oluşmuştur. Kuzeydeki Kazdağı masifi mermerlerden meydana gelmiştir. Sondan bir önceki bu metamorfizmanın yaşı kesin değildir. Son metamorfizma alçak basınç tipindedir ve yaşı milyon yıl dolaylarındadır. Masifte hâkim lineasyonlar orta kısımlarda N-S, kuzey ve güneyde N20 ve N160 dir(schuiling, 1959; Aslaner, 1965; Bingöl, 1968, 1971, 1975). Menderes masifinin kuzeybatı ve kuzey kenarı ile Kuzey Anadolu Fayı arasında kalan kısımda Permo-Karbonifer yaşlı sığ deniz karbonat fasiyesi ile belirgin Paleozoyik, genellikle Alt Triyas yaşlı az metamorfik grovak, konglomera, silttaşı, radyolarit, spilit ve çamurtaşlarından oluşmuş bir litoloji içinde olistostromlar halinde izlenmektedir. Bu bölgede yer yer Orta ve Üst Triyas, temel veya Alt Triyas üzerine transgresif olarak izlenmiştir (Erk, 1942; Okay, 1948; Aygen, 1956; Gümüş, 1964; Aslaner, 1965; Brinkmann, 1966). Güneyde, Menderes masifinin orta kısmı gözlü gnays, kuzeyi ise gözlü gnays ve kısmen migmatitleşmiş çeşitli diğer gnayslardan oluşmuştur. Karaburun civarındaki Triyas (Höll, 1966) genellikle litoral ve neritik fasiyeste olup, Menderes masifi kuzeybatısındaki Triyas ile hiç bir benzerlik göstermemektedirler. İzmir çevresi Bornova şisti veya karmaşığı olarak adlandırılmaktadır (Erdoğan ve Güngör, 1992). Bu birim bazı yerlerde metamorfizma geçirmiştir. Melanj ve Sakarya/Menderes üniteleri arasında tektonik kontak bulunmaktadır ve orijinal bindirme kontağının yer yer daha sonraki tektonizmadan etkilendiği belirtilmiştir (Yılmaz, 1997). Melanj, aşırı deformasyon geçirmiş volkanik sedimenter birimlerden oluşmaktadır. Bu birimler genelde sipilitik bazik lavlar şeyl ve kumtaşları içermektedirler. Yine melanjin içinde radyolaryalı çörtler, pelajik kireçtaşları, manganlı çörtler, neritik kireçtaşları, mermer blokları ve serpantinler yeralmaktadır. Melanjın yaşının en az Üst Kretase olduğu içindeki kırmızı renkli kireçtaşı bloklarından anlaşılmaktadır (Yılmaz, 1997). 2

6 İzmir ve çevresi göz önüne alındığında iki ayrı dönem sedimastayon görülmektedir. Bunlardan birincisi alt Miyosen çökelleridir. İzmir güneyinde bu ilk dönem çökeller, Cumaovası batısında Tuzla fayı boyunca tabanda konglomera ve onun üzerinde yeralan kireçtaşları ile temsil edilmektedirler. Bu birimler ikinci döneme ait üst Miyosen yaşlı silisik bir volkanizma ile kesilmektedirler. Bu alanda Üst Miyosen sedimentleri tabanda yine bir konglomera ile başlayıp yukarı doğru gölsel kireçtaşları ile devam etmektedir. Urla formasyonu olarak bilinen bu kireçtaşları yer yer volkaniklerle yanal geçişlidirler Menemen Çevresi Jeolojisi İzmir kuzeyinde Menemen-Foca-Aliağa çevresinde yeralan birimler genelde alt Miyosen yaşta olup son derece karmaşık bir stratigrafiye sahiptir(şekil 2.1). Bu birimler füviyal ve gölsel fasiyeste karasal birimlerden ve bu birimlerle iç içe son derece yaygın bir volkanizmadan oluşmaktadır. Kaya (1981) volkanizmanın iki ayrı dönem içerdiğini ve bunlardan birincisini geçiş ikincisinin ise silisik karakterde olduğunu belirmiştir. Yapılan jeoloji haritalarında bu birimlerin temelde bir konglomera ile başlayıp, volkanizma ve gölsel kireçtaşları arasında tekrarlanmalarla devam ettiği ortaya konulmuştur. Miyosen birimleri içindeki en önemli hatlar KKD-GGB doğrultusu gösterirler. İzmir güneyinde alt Miyosen'i etkiliyen en önemli yapı ofiyolitik karmaşığın KKD gidişli Tuzla fayı boyunca alt Miyosen birimleri üzerine itilmesidir. Bu itilmenin sağyanal harekete sahip Tuzla fayının geometrisinden kaynaklandığı sanılmaktadır. Bu tür doğrultu-atım ve bindirme ve genişleme bileşenli faylar bu bölgenin diğer alanlarında da görülmüştür. Yılmaz (1997) bölgede alt Miyosen de volkanizma ve göl ortamının var olduğu ve faylanmaların daha çok üst Miyosen de başladığını belirtmiştir ve Pliyosen başından itibaren de bugün Batı Anadolu ya hakim D-B grabenlerin meydana geldiği ve bu yapıların bütün önceki sistemlerin kestiğini ileri 3

7 sürmüştür. Ancak her iki farklı sistemin güncel tektonik çatı içinde aktif olduğu sanılmaktadır. Şekil 2.1. Menemen çevresi jeoloji haritası (Uzel vd. 2012). 4

8 BÖLÜM ÜÇ KULLANILAN YÖNTEMLER 3.1. Mikrogravite Yöntemi Mikrogravite tekniği dünyanın gravitasyonel çekiminin zamana bağlı bir ölçümüdür, boşluk ve oyukların varlığını yorumlardan elde eder. Gravite anomalileri boşluk ve oyukların üst üste gelmesi üzerine daha büyük değişimler gösterir ve yükseklik, enlem ve rejyonel jeolojik farklılıkların konvansiyonel Gravite ölçümleri ile direkt olarak ölçülmesini engeller. Mikrogravite ölçümü büyük ölçüde son on yılda gelişim göstermiş ve modern yüksek çözünürlüklü donanımların etkisi, özenli alan yorum teknikleri, karmaşık indirgeme ve analizler sayesinde bu anomalilerde saptanabilir ve değerlendirilir hale gelmiştir. Büyük mağara ve boşluklar sadece izole edilmiş anomalilerde açığa çıkar ama bunlar şekil ve derinlik hakkında bilgi sağlarlar. Kayıp verileri ileri düzeltme yöntemi ve boşlukla ilişkilendirilip hesaplayarak düzeltmeleri doğrulamak mümkündür. Bu metot doğal ve yapay boşlukları önemli ölçüde ayırt etmede sıklıkla kullanılmaya başlamıştır(ergin, 1973). Dünyanın yerçekimi ivmesi genel olarak 9.78 (ms-2) ile 9.83 (ms-2)arasında değişmektedir. Bu değerler çok küçük Gravite anomalilerini değerlendirmek için oldukça büyük olduğu için daha hassas olan gal(galileo dan gelir) olarak adlandırılan ve 1 ms-1 in 100 de 1 i olan birim kullanılır. 100 gal = 1 ms-1 Dünya üzerinde yapılan pek çok ölçümün ardından gal biriminin de boşluklar ve oyuklar için büyük olduğu gözlenmiş ve mikrogal olarak adlandırılan ve galin 1,000,000 da 1 i olan birim kullanılmaya başlanmıştır. 1 gal = Mikrogal Dünyanın Gravite değeri genelde mikrogal olmakla beraber boşluklarda bu değer microgallik önemli değişimler gösterir. Mikrogravite yöntemi güçlü bir boşluk bulma yöntemidir. Bu yöntemde amaç yeraltındaki çekimleri ölçerek, yerçekimindeki değişimlerden bir anomali elde 5

9 etmektir, çünkü bir oyuk dünyanınkinden daha küçük bir değer verir. Bu değere Negatif Gravite Anomalisi denir. Prensipte bu metot basit gibi görünse de yeraltının incelenmesi hassas donanımlar, katı veri prensipleri ve kalitelerinin kontrolü, veri indirgemesinde karmaşık dijital veri analizleri sayesinde değerlendirilip yorumlanabilir. Yakın ve çoklu çapraz geçişler sonuçlara kesinlik kazandırır ve yapılan ölçümlerde oyuğun jeolojik ya da topografik etkilerinin görülmesini sağlar. Konvansiyonel alanlardaki araştırmalarda eksik kalan alanların geçmiş çalışmalardan edinilmiş tecrübe ile tamamlanması gerekebilir. Bir kayacın Mikrogravite ile belirlenebilmesi için o kayacın çevre kayaçla arasında yoğunluk farkının bulunması gerekir. Eğer yoğunluk farkı bulunmuyor ise Mikrogravite ile sonuç alınamayacağından farklı yöntemler tercih edilmelidir. Ne var ki boşluklar genelde çevrelerine göre belirli oranlarda faklılıklar gösterirler. Hava boşlukları içerilerinde malzeme bulundurmadıklarından büyük anomali gösterirler. Su dolu boşluklar havaya göre %60, moloz ya da çamur dolu boşluklarsa havaya göre ancak %40 oranında anomali oluştururlar. Tipik yoğunluk fakları hava boşluları için dr= -2,5 gcm-3, su dolu oyuklarda dr=-1,5 gcm-3, Çamur/moloz dolu oyuklarda dr= -1,0 gcm-3 tür. Bunlar büyük yoğunluk farkları olmasına karşın hedef küçük farklardır. Her ne kadar basitleştirilmiş resim bize oradaki doğal ve yapay anomalileri veriyormuş gibiyse de aslında öyle değildir. Çünkü çevre kayaçlardaki doğal boşluklar ve istenmeyen boşluklar verileri etkiler. 2-3 çap dışarıda araştırma çukurları açmak oyukların anlaşılmasında yardımcı olur. (Daniels 1988).Benzer bir etki karstlaşma, kırılmalar, büyük mağaralar, çöküntüler, faylar ve geçişler gibi yapılarla meydana gelir. 6

10 3.2. Mikrogravite Kullanım Alanları Akifer Görüntüleme Mikrogravite rezervi tükenmiş su yataklarında ve kızgın kuru kaya haline dönüşmüş jeotermal sahaların saptanmasında başarıyla kullanılır. Böylece rezervuara akışkan pompalanarak jeotermal saha yeniden kullanılabilir hale gelir. Mikrogravite nin başlıca kullanım amacı akiflerdeki su miktarının günden güne değişimini saptamak ve hidrojeolojik modelin belirlenmesidir (İşseven ve Sanver 2007) Arkeolojik Çalışmalar Mikrogravite arkeologların aletlerini korkusuzca kullanabilmeleri konusunda yardım eder. Diğer uygulamalardaki gibi metot boş hacim üzerinde odaklanır. Bundan dolayı mikrogravite yer altındaki insan yapısı koridor ve odaların tespit edilmesinde çok elverişlidir. Yöntemin oldukça güvenilir olması arkeologların tarihi yapıya zarar verme korkusu taşımadan cesurca çalışmalarına yardımcı olur Mağara ve Sığ Çukur Araştırmaları Mikrogravite yer altında 50 m den sığ mağara ve çukurların bulunmasında kullanılan en gözde yöntemdir. Mikrogravite karstik yapının şeklini belirlemede kullanılan tek yüzeysel jeofizik metodudur. Yüzeye yakın çukurlar üzerlerine yük binince çökebilirler ve üzerlerine yapılacak mühendislik yapıya zarar verebilirler. Uygun şartlar altında mikrogravite doğal çukurların bulunmasında ve modellenmesinde mükemmel sonuç verir Kömür Madeni Araştırmaları Doğal çukurların bulunup lokasyonlarının saptanmasında ve yapay yer altı yapılarının yerlerinin tespit edilmesinde bazı prensipler söz konusudur. Mikrogravite 1980 li yıllardan itibaren avantajları nedeniyle hızlı bir gelişim sürecine girmiştir ve şimdilerde yeraltındaki boşluklu yapının bulunmasında kullanılan en gözde yöntem haline gelmiştir. Eğer doğru yönlendirilirse mikrogravite 100 m ve fazlası 7

11 derinliklerde de kullanılabilir. Mikrogravite kömür madeninin tespit edilmesi ve yeraltındaki yayılımının saptanmasında çok başarılıdır. Mikrogravite diğer jeofizik yöntemler gibi kültürel mirasın korunmasında önemli rol oynar Çevre Çalışmalarında 1970 lerin başlarında mikrogravite gömülü olan beton su tanklarının ve rezervlerinin bulunmasında kullanılmıştır ama şimdilerde daha çok 2. Dünya Savaşından kalan sığınakların bulunmasında kullanılmaya başlanılmıştır Jeofizik Modelleme Ana kaya tipik olarak çevre kayaçtan daha yoğundur. Eğer yoğunluk ayırt edici özellikse ki öyle bu durumda mikrogravite kullanılabilir. Yöntem 50 m den sığ kayaçlar için daha elverişlidir. Ayrıca yüzeye yakın faylanmaların tespit edilmesinde kullanılır. Ana kaya içindeki oyukların bulunmasın da önemli rol oynar. Örneğin bu tabaka üzerine temel oturtulacaksa bu oyuklar mühendislik açıdan önemlidir Taş Ocaklarında Mikrogravite kapalı taş ocaklarında özellikle Güney Afrika, Numbia ve Avusturalya da başarıyla kullanılmıştır. Uygulamalar yapısal haritalama, eski maden alanlarının denetlenmesi ve derin çukurlardan kaynaklanan su taşması olaylarının resmedilmesidir. Son iki örnek ciddi güvenlik sorunları ve madenin ekonomik açıdan sürekliliği açısından önemlidir. Mikrogravite maden aktivitesinin devamlılığını ve güvenliğini sağlar Arazi Doldurma Çalışmalarında Mikrogravite eskiden uygulanmış olan arazi dolgu çalışmalarının yerini ve yayılımını tespit etmede kullanılır. Yöntemin başarısı dökülen malzeme ve ana kaya arasındaki yoğunluk farkına bağlıdır. Profillerin sayısı ne kadar çok olursa yöntem de o kadar kesin sonuçlar sunabilir. 8

12 3.3. Mikrogravite Yönteminde Kullanılan Düzeltmeler Bir mikrogravite prospeksiyon çalışmasında alınan gravite ölçüleri, degeri önceden bilinen veya itibari bir değer verilen, baz noktası ile diğer ölçü noktaları arasındaki gravite farkını verir. Bulunan bu gravite farkları içerisinde aranan yer altı cismi veya jeolojisi ile ilgili olmayan bir takım etkiler de bulunmaktadır. Gravite değerleri yer şekline, dönmesine ve bunlara bağlı olarak ta enlemin işlevi olarak değişim göstermektedir. Ayrıca Newton un çekim yasasından da çekim kuvvetinin, çekimin arandığı noktaya olan uzaklığının, karesi ile ters orantılı olarak değiştiği bilinmektedir. Bu şartlarda ölçüm yapılan noktanın konumuna (deniz seviyesi, deniz seviyesinin altı ve üstü) bağlı olarak ölçülen gravite değeri değişecektir. Daha çok yeryüzünün biçimi ile ilgili olan bu etkilerin hesap edilip, ölçü değerlerine eklenmesi veya çıkartılması gerekir(erden, 1979). Genelde yavaş ve düzgün değişim gösteren gravite verileri üzerindeki bu etkilerin giderilmesi sağlıklı değerlendirmenin temelini oluşturmakta ve yanlış yorumlamayı engellemektedir. Yukarıda sunulan bu etkilerin giderilmesi için ölçülmüş gravite verileri üzerinde bazı düzeltmelerin yapılması zorunludur Enlem Düzeltmesi Yerkürenin kutuplarda basık ve ekvatorda şişkin bir elipsoid şeklinde olması ve dönme hareketi yapması sonucu gravite, ekvatordan kutuplara doğru değişim gösterir. g nin değeri, ekvatordan kutuplara gidildikçe büyür. Buna bağlı olarak yeryüzünde herhangi bir noktadaki gravite, enlemin (ϕ) fonksiyonu olarak hesaplanabilir. Yani, yer altı homojen olsa dahi, ekvatordan kutuplara doğru gidildikçe ölçülen gravite değerinde bir artma olacaktır. O halde, Bouguer anomalisi elde edilirken, enlemden gelen ve ge= sin2ϕ (3.1) ile ifade edilen bu etki düzeltilmelidir. 9

13 Burada ϕ, ölçü noktasının enlemi olup birimi derecedir. Bu (ge ) değeri herhangi bir ölçü noktası için (3.1) ile verilen düzeltme değeri; kuzey yarım kürede baz noktasının kuzeyinde bulunan noktalar için negatif, güneydeki noktalar için pozitiftir. Güney yarım kürede ekvatora yaklaştıkça ölçülen gravite değerinin azalmasından dolayı, baz noktasının kuzeyindeki ölçü noktaları için enlem düzeltmesinin işareti artı, güneyindeki noktalar içinse eksidir Yükseklik Düzeltmesi Bir gravite çalışmasında ölçü noktalarının değişik yükseklikte olmalarından dolayı ölçüler arasında yalnız yükseklikle ilgili bir ayrım olur. Bunun için alınan gravite ölçülerinin datum adı verilen düzeye indirgenmesi gerekir. Böylece ölçüler eş yükseklikte alınmış gibi olur ve her ölçü değerine, ölçü noktasının datumdan olan yükseklik farkı ile orantılı bir düzeltme yapılır. Buna yükseklik düzeltmesi denir. Yükseklik düzeltmesi iki kısımda incelenir: -Serbest hava düzeltmesi -Bouguer düzeltmesi Serbest Hava Düzeltmesi Kutuplardan ekvatora gidildikçe gravite değerindeki azalmaya benzer şekilde deniz seviyesinden yukarıya doğru çıkıldıkça da uzaklığa bağlı olarak gravite değerinde bir azalma olur. Serbest hava etkisi olarak isimlendirilen bu etkinin giderilmesinde ölçü noktası ile deniz yüzeyi arasında kütlenin bulunmadığı varsayılır. Fakat deniz seviyesi ile ölçü noktası arasındaki kütlenin bir etkisi olacaktır. Gravite prospeksiyonda ölçü noktaları aynı seviyede olmayacağı için ölçüm noktaları aynı seviyeye indirgemek gerekir. Denizden h kadar yüksekte bulunan bir noktadaki g nin deniz seviyesindeki değerinden olan farkı bulunabilir. Ölçü noktasının indirgeme seviyesinden olan yüksekliği h metre ise serbest hava düzeltmesi: gh= h [mgal] (3.2) 10

14 şeklinde olur. Bu(3.2), ölçü değerine eklenir. Böylece gravite değeri belirli bir seviyeye indirgenmiş olur Bouguer Düzeltmesi Serbest hava düzeltmesi, indirgeme düzeyi ile ölçü noktası arasında kütlenin bulunmadığı varsayımı temel alınarak yapılmıştır. Ancak burada bu iki düzey arasında yeralan ρ yoğunluklu kütle göz önüne alınarak ve bu kütleden kaynaklanan etki giderilmektedir. Kütleden kaynaklanan bu düzeltme(3.3) Bouguer düzeltmesi olarak adlandırılır. Bouguer etkisi; g=2 π g ρ h= ρ h [mgal] (3.3) bağıntısı ile bulunur. Metre başına; gb= ρ [mgal/m] (3.4) şeklinde tanımlanır. Yani, indirgeme düzleminden itibaren 1 metre yukarıya çıkıldığında gravite değerinde ρ mgal lik (3.4) değişim olacaktır. Bouguer etkisi için ölçü noktasının altındaki kütleyi, sonsuz düz tabaka olarak düşünülmüştür, aslında yerin eğriliği de göz önüne alınarak sferik Bouguer tabakasının etkisinin hesaplanması gerekir. Fakat prospeksiyon çalışmalarında eğriliği hesaba katmaya gerek yoktur. Sonuç olarak yükseklik düzeltmesi(3.5); gy= gh + gb=( ρ) h [mgal] (3.5) bağıntısı ile hesaplanır Topoğrafya Düzeltmesi Topoğrafik düzeltme, Bouguer düzeltmesinin bir devamıdır. Daha önceki bölümde değinildiği gibi Bouguer düzeltmesi ölçü noktası ile indirgeme düzeyi arasında ρ yoğunluklu kütlenin varlığı ve etkisi temel alınarak yapılmaktadır. Eğer ölçü noktası civarındaki saha yeteri kadar düz ve engebesiz ise topoğrafik düzeltmeye gerek yoktur. Ancak topoğrafya yeteri kadar düz değilse, ölçülen gravite değeri için ayrıca topoğrafya düzeltmesi yapmak gerekir. gp = 2 G [r2-r1+(r12+h2)1/2-(r22+h2)1/2] (3.6) 11

15 Gravite etüdü yapılan bölgede arazi düz ise topoğrafya düzeltmesi(3.6) yapmaya gerek yoktur. Topoğrafya düzeltmesi için yoğunluk, yükseklik, r1 ve r2 nin bilinmesi gerekir. Topoğrafya düzeltmesinde kullanılacak yoğunluk, Bouguer etki düzeltmesinde kullanılan yoğunluğun aynısı olmalıdır. Bunların yanında arazinin topoğrafik haritası gereklidir. Bunun için r1 ve r2 ye bir yer seçeriz. r1 ve r2 arasındaki ortalama yüksekliği tesbit ederiz. Bu yükseklik ile ölçü noktasının yüksekliği arasındaki fark bulunup formülde h nin yerine konulur Gel-Git Düzeltmesi Yeryüzünün dışında bulunan bir kütlenin yer yüzeyinde bulunan bir P noktasına uyguladığı çekim kuvveti ivmesi ile yerin P noktasına yerin merkezine doğru uyguladığı çekim kuvveti ivmesi arasındaki fark ve yeryüzü-ay (veya güneş) sisteminin P noktasındaki merkezcil kuvvetin toplamı, P noktasındaki gel-git etkisini meydana getirir. Bu etkinin ortadan kaldırılmasına gel-git düzeltmesi denir İzostasi Düzeltmesi İzostasi, yer küresine yapılan fazla yüklenme veya yükün kaldırılması durumunda, dış kısmın bu duruma gösterdiği tepkiyle ilgilenir. Yer küresinin dış kısmı sağlam olmasına rağmen uzun süreli yüklemeleri kaldıramamaktadır. İzostasiye bir örnek verecek olusak; bir dağ kütlesinin kısa zamanda erozyonla ortadan kalkması sonucu, dağı destekleyen kökün dengeyi sağlamak için yukarı düzeylere çıktığı görülür. Bu durum Isostatic Rebound olarak bilinir Drift Düzeltmesi Gravite aletlerinin zamanla yaylarında oluşan hatanın giderilmesi için yapılır. Bu düzeltmeyi yapmak için ölçümlere başlanmadan önce gravite aleti bir baz noktasında kalibre edilmelidir. Ölçümler alındıktan sonra tekrar aynı baz noktasında ölçüm alınmalıdır. İki baz noktası arasındaki farkın diğer ölçü noktalarına dağıtılması ile bu düzeltme yapılmış olur. Maden etüdlerinde zaman aralığı 1 saati geçmemelidir. Rejyonal etüdlerde zaman aralığı 1 saati geçecek ise ara baz istasyonları oluşturulabilir. 12

16 3.4. Talwani Modelleme Tekniği Talwani yöntemi iki boyutlu ve n kenarlı bir kütlenin gravite değerinin hesaplanması için geliştirilmiştir. Gelişigüzel iki boyutlu bir kütlenin çevresi yaklaşık bir poligon şeklinde düşünülebilir. Poligon şeklinde tasarlanan bir kütlenin herhangi bir noktadaki gravite çekimine ait düşey ve yatay bileşenleri için analitik ifadeler geliştirilmiştir. Kütle boyutu ve konumu için herhangi bir kısıtlama yoktur. Yöntemin uygulanabilirliği, çokgenin verilen kütleye uygunluğu ve kapalı çokgen olmasına bağlıdır. Bu poligonun verilen herhangi bir noktadaki gravite çekiminin düşey ve yatay bileşenleri analitik bağıntılarla bulunabilir. Geliştirilen analitik bağıntılar kütlenin duruşunda ve boyutunda herhangi bir sınırlama konmaksızın kullanılabilir. Yöntemin doğruluğu poligonun verilen kütleye ne derece uyum gösterdiğine ve poligonun kapalı bir poligon olarak alınmasına bağlıdır. Poligonun kenar sayısı ne kadar çoğaltılırsa yöntemin duyarlılığı da o kadar artırılabilir. Tasarlanan çokgenin köşe noktaları A, B, C, D, E, F olsun. Bu çokgenin P noktasında oluşturduğu gravite çekiminin düşey bileşeni(3.7) aşağıdaki gibi hesaplanır. g=2gρ Zi ; i=1, 2, 3,,n (3.7) G: Gravitasyon sabiti; ρ: hacim yoğunluğu. Toplamları çokgenin n kenarı üzerinde yapılır. Bir dizi matematiksel işlemden sonra, (3.8) aşağıdaki denklem elde edilir. = sin Φ cos Φ + tan Φ log ( ( Φ) ) (3.8) Böylece bir tek kenar üzerinde yapılan integrasyon işlemi n kenarlı çokgen üzerine götürülerek çözüm elde edilir(akçığ, 1994) İkinci Türev Yöntemi Herhangi bir kütlenin bir noktada oluşturduğu anomalinin istediğimiz doğrultuda türevini alabiliriz. X ve y yönündeki türeve yatay türev, z yönündeki türeve düşey türev denir. Türev haritalarında genellikle bozucu kütlenin tesiri gözlenmektedir. Türev yöntemi(3.9) bir ayırım yöntemi gibi düşünülebilir. Bu yöntem aynı zamanda bir filtre karakteristiğidir (Ateş 1995). 13

17 İkinci f(x,y)= türev işleçi + aşağıdaki bağıntı kullanılarak gerçekleştirilmektedir; (3.9) f(x,y) iki boyutlu yatay türevi tanımlamaktadır (Cordell ve Grauch 1985). Bir fonksiyonun türevinin fourier transformu(3.10),(3.11) söz konusu olduğunda; F[ f (t) ] = F(ω) (3.10) F[ f(t) ] = i 2π f F( ω) (3.11) Burada seçilen frekans aralığı, fourier transformu alınan bağıntıya katsayı olmaktadır. Seçilen frekans aralığı ne kadar geniş ise ve gürültü içermiyorsa frekans ortamındaki amplitüt o kadar büyüyecek ve sinyal kalitesi artacaktır. Şayet gürültü içeren frekans aralığı seçilmiş ise sinyal kalitesi bu durumda daha da düşecektir. Katsayının büyümesinden dolayı yüksek-geçişli süzgeç gürültü az ise daha iyi sonuç verecek gürültü çok ise bu durumda band-geçişli süzgeç sonuçları daha iyi olacaktır. Öztürk (1997) tarafından bildirildiğine göre Cordell ve Grauch (1982) yatay türevin büyüklüklerini hızlı bir şekilde yorumlayabilmek için konturlama yöntemi geliştirmişlerdir. Blakely ve Simson (1986) ise Cordell -Grauch işlemini otomatik bir yöntemle hızlandırmışlardır. Bu yönteme göre oluşturulan yatay türev haritaları incelendiğinde çizgisellikler yani tektonik hatlar, formasyon sınırları belirlenebilir. 14

18 BÖLÜM 4 YAPILAN ÇALIŞMALAR 4.1. Kullanılan Cihazlar Mikrogravite ölçümleri için Scintrex Ltd. tarafından üretilen CG-5 Autograv(Şekil 4.1.), sıfırlanmaksızın 8000 mgal üzerinde ölçüm ve mgal okuma çözünürlüğüne sahip bir mikro işlemci tabanlı otomatik gravite ölçerdir. Hassas ölçümler sadece bir tuşa basarak alınabilir ve çoğu durumda okumanın tamamlanması bir dakikadan az sürer. Autograv, çevrim moduna ayarlanarak bir seri gravite ölçümü gerçekleştirilebilir. Tekil okumalar doğrudan mgal olarak gösterilir. Gravite sensörü, kontrol sistemi ve batarya, bir taşıma çantası olarak ikiye katlanan tek bir cihaz kutusuna entegre edilmiştir. Bu, okumalar arasında sensörün açılıp kapatılmasını ortadan kaldırır. Batarya ve sensör arasındaki harici kablonun olmaması nedeniyle stabilite arttırılmış ve kaza riski azaltılmıştır. Autograv'ı tripota yerleştiren sistem cihazın stabilitesini daha da arttırır. Autograv sensör elemanının sıcaklığı stabilize edilmiş bir vakum odasına sızdırmaz şekilde yerleştirilmesi ile, ortam sıcaklığı ve atmosferik basınçtaki değişikliklerden mükemmel bir şekilde korunmaktadır. Geniş çalışma sıcaklığı operatörün Autograv'ı pek çok ortamda kullanmasını sağlar. Sensör manyetik olmayan erimiş kuvarstan yapıldığından, Autograv manyetik alan değişikliklerinden etkilenmez (Dünyanın manyetik alanının on katından, yani ± 0.5nT'dan daha düşük olduğu sürece). Düşük kayma, kuvars elastik sistemin oldukça kararlı çalışma ortamının bir sonucudur. Sensörün uzun zamanlı kaymasının doğru bir şekilde tahmin edilmesine olanak sağlar ve gerçek zamanlı yazılım düzeltmesi, bunu günde 0.02 mgal'den daha aşağıya düşürür. Şarj edilebilir dahili akıllı batarya, Autograv'a normal bir ölçüm günü boyunca yeterli güç sağlar. Bir operatör, herhangi bir tuşa basıp göstergeye bakarak herhangi bir zaman batarya gerilimini kontrol edebilir. 15

19 CG-5'in donanım bileşenleri; bir grafik gösterge, klavye, veri alım konektörleri, Flash hafıza, gerçek zamanlı saat ve Akıllı batarya kaynağından oluşur. Şekil 4.1. Scintrex CG-5 Autograv mikrogravite cihazı. Topoğrafya ölçümlerinde kullanılan Leica cihaz seti(şekil 4.2);Üç frekanslı GNSS alıcısı GPS, GLONASS, GALİLEO, L5 özellikli olup Statik, Hızlı statik, Real time kinematik ve CORS-TR ile çalışabilme ve RTK ölçü yöntemi ile 10mm + 1ppm hassasiyetle çalışabilme özelliklerine sahiptir. Dokunmatik geniş grafik ekran, akıllı izleme teknolojisi ile 40km' ye kadar %99.99 güvenilirlikle RTK uygulama akıllı kontrol teknolojisi ile daha güvenilir kullanım sağlamaktadır. Cihazın 20Hz pozisyon güncelleme hızı, %100 su geçirmezlik özelliği ile hertürlü hava koşulunda çalışabilme imkanı ve güçlü anten yapısı, yoğun ağaçlıklı ortamlarda çalışma kolaylığı sağlamaktadır. 16

20 Şekil 4.2. Leica cihaz seti Arazi Çalışmaları Yapılan çalışmada İzmir-Menemen bölgesi ve çevresinin, modelleme ve tektonik yapısını incelemek amacıyla Mikrogravite Yöntemi ve çalışma alanında yapılan sondaj sonuçları kullanılmıştır. Mikrogravite ölçümleri için oluşturulan 20 profil genelinde 2500 ölçüm alınmıştır(şekil 4.3.). Çalışılan sahanın (Menemen Ovası) Alüvyon ortam olması nedeni ile sağlıklı tilt açısı değerlerinin elde edilebilmesi, standart sapma değerlerinin ve hata miktarının düşük olmasını sağlamak amacı ile ölçümler minimum 5 dakika 60 saniye süreli olmak üzere gerçekleştirilmiştir. Ölçüm planlaması dahilinde ana baz istasyonu olarak Dokuz Eylül Üniversitesi Kampüsü içinde mutlak gravite değeri belirlenmiş olan sabit istasyon kullanılmıştır. Tüm ölçümler bu istasyona bağlanarak sonlandırılmıştır. Endüstriyel trafik gürültüleri ( fabrika, ağır vasıta vb) genellikle yüksek frekanslı (4-100Hz)olması nedeni ile mümkün olduğunca bu gürültülerden kaçınılmaya çalışılmıştır bu nedenle de minimum 60 sn ölçüm süresi tanımlanmıştır. Mikrosismik gürültülerden (4-8 sn süreli periyoda sahip etkiler- uzun periyotlu deniz dalgalarının etkileri vb) kurtulmak için cihazın sismik filtresi etkin konuma geçirilmiştir. Rüzgar gürültüsünden de kurtulmak üzere geniş yüzeyli güneş şemsiyeleri kullanılmıştır. 17

21 Tüm bu ölçüm sırasında uygulananların dışında ana kaya, kompakt zemin vb. bir ölçüm noktasının tayin edilememesi durumunda zemin mümkün olduğunca iyileştirilmiştir. Şekil 4.3 Çalışma alanı ölçüm noktaları google earth haritası Gravite Ölçümünü Değerlendirme Aşamaları Karmaşık bir yapıya sahip Menemen Havzası nda mikrogravite çalışması yapılarak gravite verileri elde edilmiş ve yorumlanmıştır. Elde edilen verilere baz düzeltmesi uygulanmıştır. Daha sonra enlem indirgemesi, serbest hava ve Bouguer düzeltmesi uygulanarak Bouguer anomali haritası elde edilmiştir. Ölçüm değerlendirmelerinde koordinat bilgileri, noktaya ait tekrarlı ölçümler, zaman bilgisi, cihaz yüksekliği, basınç, sıcaklık vb. tüm bilgiler kataloglanmış ve veri setinin performans analizi gerçekleştirilip çalışma alanına ait basit Bouguer ve free air değerlerine ulaşılmıştır. Elde edilen değerlere gerekli düzeltmeler yapıldıktan sonra anomalilere ait haritalar oluşturulmuştur. Çalışma alanı (Şekil 4.4) geneli elde edilen veriler doğrultusunda serbest hava anomali değerlerinin (Şekil 4.5) beklenildiği gibi topoğrafya ile uyumlu olduğu gözlemlenmiştir. 18

22 Şekil 4.4. Çalışma alanının topoğrafya haritası. Sığ etkileri saptamak amacıyla elde edilen 1. Trendi çıkarılmış Bouguer gravite anomali haritası (Şekil 4.6) doğrultusunda profil boyları 5 ila 19 km arasında değişen toplam 7 profil boyunca kesitler alınmış ve derinlik modelleri oluşturulmuştur. Model oluşturulmasında yaklaşım yapılırken saha genelinde önceden yapılmış olan sondaj çalışmalarıdan çıkan sonuçlar temel alınmıştır. Şekil 4.5. Serbest hava anomali haritası. 19

23 Şekil Trend uygulaması sonucunda oluşan Bouguer anomali haritası.. m e t r e Şekil 4.7. Profil 1 e ait oluşturulan model. 20

24 m e t r e Şekil 4.8. Profil 2 ye ait oluşturulan model. m e t r e Şekil 4.9. Profil 3 e ait oluşturulan model. 21

25 m e t r e Şekil Profil 4 e ait oluşturulan model. m e t r e Şekil Profil 5 e ait oluşturulan model. 22

26 m e t r e Şekil Profil 6 ya ait oluşturulan model. m e t r e Şekil Profil 7 ye ait oluşturulan model. 23

27 Şekil Alana ait 2. Türev haritası. 24

28 BÖLÜM 5 SONUÇLAR Menemen bölgesinde yapılan mikrogravite ve sondaj çalışmalarının sonucunda alan genelinde 3 ortam, 2 ara yüzey olacak şekilde bir derinlik modelini destekleyecek bir yaklaşım sunmuştur. Çalışma alanının jeolojik haritası(şekil 2.1) ile 1. Tendi alınmış Bouguer anomali haritası(şekil 4.6) karşılaştırıldığında, düşük gravite değerine(mavi) sahip alanlar Gediz deltasındaki sedimanlara,yüksek gravite anomali değerine(kırmızı) sahip alanlar Yamanlar volkaniklerine karşılık gelmektedir. Sondaj çalışmalarında elde edilen yoğunluk değerleri kullanılarak, 3 ayrı birimi temsil edebilecek yoğunluk değerleri tanımlanmıştır. Profil 1 boyunca oluşturulan modele göre en sığ ara yüzey 40 metre civarı ve en derin ara yüzey 350 metre civarında çıkmıştır (Şekil 4.7). Profil 2 boyunca oluşturulan modelde de en sığ ara yüzey metreler den başlayıp metre derinliklere kadar bir ikincil ara yüzeyin varlığı devam etmektedir (Şekil 4.8). Profil 3 ve Profil 4 incelendiğinde yaklaşık GB-KD yönünde ara yüzeylerin değişken toğoğrafyası genel olarak görülebilmektedir (Şekil 4.9, Şekil 4.10). Şekil 4.11, 4.12, 4.13 de oluşturulan modellerde sondaj lokasyonları ve ilgili kesitler için sondaj derinlikleri işlenmiştir. Bu yaklaşım doğrultusunda, en sığ ara yüzeyin alan genelinde 40 metre civarında, en derin ara yüzeyin ise 350 metre civarında olduğu bu model çalışmaları sonucunda söylenebilir. 2. Türev uygulaması sonucunda oluşturulan harita genelinde de olası havza ortasında gömülü birim değişikliklerinin varlığı ve yerlerine yönelik belirtiler bulunmaktadır (Şekil 4.14). 25

29 KAYNAKLAR Akçığ, Z. ve Pınar, R., 1994 Gravite ve Manyetik Arama Yöntemleri, DEÜ. Müh. Fak. Yayınları No: 249, 168 s., İzmir. Aslaner, M. 1965: Etude geologique et petrographique de la region d'edremithavran (Turquie). M.T.A.Publ., no. 119, Ankara. Aygen, T. 1956: Balya bölgesi jeolojisinin incelenmesi. M.T.A. Yaynl., seri D, no. 11, Ankara. Ateş, A., Kearey, P., 1995, A new method for determining magnetitation direction from gravity and magnetic anomalies : application to the deep structure of the Worcester Graben. Journal of the Geological Society London, 152, Bingöl, E. 1968: Contribution â l'etude geologique de la partie Centrale et Sud-Est du massif de Kazdağ (Turquie).These du Doctorat, Fac. Sci. Univ. Nancy, 191 p., Fransa. Bingöl, E. 1971: Fiziksel yaş tayini metotlarını sınıflama denemesi ve Rb-Sr ve K-A metotlarının Kazdağ'da bir uygulaması. T.J.K. Bült., c. XIV, sayı l, s. 1-16, Ankara. Bingöl, E. 1975: 1: ölçekli Türkiye metamorfizma haritası ve bazı metamorfik kuşakların jeotektonik evrimi üzerinde tartışmalar. M.T.A. Derg., no. 83, Ankara. Brınkmann, R. 1966: Geotektonische Gliederung von West-Anatolien. N.Jb. Geol. Pal. Mh., S Blakely R. J., and Simpson R.W., Approximating edges of source bodies from magnetic or gravity anomalies, Geophysics 51 (7),

30 Cordell L., and Grauch V. J. S., Mapping basement magnetization zones from aeromagnetic data in the San Juan Basin, New Mexico, in Hinze, W. J., Ed., The utility of regional gravity and magnetic anomaly maps. Soc. Explor. Geophys., Danıels, Ronald J. 1988, Prevention and Compensation of Industrial Disease,8 International Review of Law and Economics, Erden, F.,1979. Uygulamalı Gravite, Eğitim Serisi No. 21, Maden Tetkik ve Arama Enstitüsü Yayınlarından, Ankara. Erdoğan, B., ve Güngör, T., Menderes Masifi kuzey kanadının stratigrafisi ve tektonik evrimi: Türkiye Petrol Jeologları Derneği Bülteni, C4/I, Ergin, K Uygulamalı Jeofizik, Üçüncü Baskı, Özarkadaş Matbaası, İstanbul. Erk, A. S. 1942: Bursa ve Gemlik arasındaki mıntıkanın jeolojik etüdü. M.T.A. Yayınları., seri, B, no. 9, Ankara. Gümüş, A. 1964: Contribution â l'etude geologique du secteur septentrional de Kalabak Köy-Eymir Köy (regiond'edremit), Turquie. M.T.A. Publ., no. 117, 109 p. Höll, R. 1966: Genese und Altersstellung von Vorkommen der Sb-W-Hg Formation in der Türkei und auf Chios/Griechenland. Doktora tezi, Wissenschaften Akademisi, Münih, 118 p Kaya, O., Ortadoğu Ege çöküntüsünün (Neojen) stratigrafisi ve tektoniği, Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 27 (1),

31 Kaya, O., Miocene reference section for the coastal parts of West Anatolia. Newsletters on Stratigraphy, 10, Koçyiğit A., Yusufoğlu H. ve Bozkurt, E., Evidence form the Gediz graben for episodic two-stage extension in western Turkey. Journal of the Geological Society, London, 156, Okay A.C., 1948: 53/2, 54/1, 54/2 paftalarına (Orhaneli bölgesi, Mustafa Kemalpaşa bölgesi ve Çataldağ bölgesi) ait izahname. M.T.A. Rap., no (yayınlanmamış), Ankara. Öztürk F., 1997, Kırıkkale ve Tuz Gölü arasındaki bölgenin Manyetik ve Gravite anomalilerinin incelenmesi. Yük. Lis. Tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bil. Enst., Ankara Sanver, M., İşsever,T.2007,Gravite ve Manyetik Arama Yöntemleri, Birinci Baskı, Nobel Basımevi, Ankara. Schuiling, R.D., 1959: Kaz dağı kristalinin arz ettiği pre-hersinien iltiva safhası hakkında. M.T.A. Derg., no.53, Ankara. Uzel B., Sözbilir H., Özkaymak Ç.,2012 Neotectonic Evolution of an Actively Growing Superimposed Basin in Western Anatolia: The Inner Bay of İzmir, Turkey Turkish J. Earth Sci., 21, Yılmaz C., Sedimentological records Cretaceous platform-basin transition Gümüşhane region (NE Turkey). Geologie Mediterran., 24/1-2,