Sismik Prospeksiyon

SİSMİK PROSPEKSİYON

2.1. SİSMİK PROSPEKSİYON VE AMACI

                Sismik dalgaların yayılımıyla ilgilenir. Sismik yöntemlerde stress dediğimiz gerilme-deformasyon ilişkileri geçerlidir. Kayaçların elastik özelliklerini yansıtır. Bu tür parametreleri boyuna ve enine dalgalarla ortaya koyuyoruz. Birbirleriyle ilişkileri bizim için önemli elastik dalgaların, yayılımıyla elde edeceğimiz yer altı yapısıyla boyuna dalgaları elde ederiz. Mekanik özelliklere bağlı çalışmalar.sonunda boyuna ve enine dalgaları elde ediyoruz.

                İnşaat Mühendisliği’nde daha geniş uygulama alanı bulmuş olan bu yöntemde, yüzeyde darbe ya da patlama ile oluşturulmuş titreşimin değişik tabakalardan yansıma zamanının ölçülmesiyle yapılanıdır. Sismik yansıma metodu ses dalgalarının homojen elastik ortamda hareketi teorisinden geliştirilmiştir.

 2.2-SİSMİK PROSPEKSİYON VE ÖNEMİ

                Sığ sondaj kuyularının dibinde dinamit patlatmak veya ağır bir cismi kaldırıp bırakmak suretiyle meydana gelen sarsıntıyı ( titreşimi ) atış noktasından belirli uzaklarda yerleştirilmiş olan sismometreler ( jeofonlar ) ve kayıtçılarla kaydettikten sonra elde edilen sismogramlardan  yeraltının  jeolojik  yapısını  hesap  yoluyla  çıkarma  işlemine   "sismik prospeksiyon"  denir. Sismik  yöntem  harcamalar ve çalıştırdığı  jeofizikçiler  bakımından birkaç  faktörden  kaynaklanır. Bunlar  arasında  en önemlileri  yüksek  doğruluk , yüksek çözüm gücü ( ayırım ) ve sahip olduğu büyük nüfus derinliğidir.

                Hidrokarbon aramalarında yer içi kesitinin çıkarılması,yeraltındaki katmanların durumlarının saptanması , herhangi kuyudan elde edilmiş bulguların  yanal değişimlerinin saptanması,yeraltının haritalanması ve sonuçta yeni açılacak kuyunun yerinin saptanması

gerekmektedir. Bu amaçla  yapılacak  tektonik ve stratigrafik  çalışmalar  sismik yönteme muhtaçtır.  Hiç kuşkusuz en sağlıklı ve en doğru bilgi açılan bir kuyudan elde edilir. Fakat

kuyudan elde edilen bilgi haritada tek nokta için düşey yöndedir .Bu bilginin tek noktadan haritanın  tamamına  taşınabilmesi  için sismik yöntemin  kullanılması  zorunludur. Sismik yöntemler  yer altı suyu  aramalarında, büyük binaların,barajların,yolların inşaasında temel kaya derinliğinin belirlenmesinde de önemlidir. Farklı kayaç  tipleri arasında düzensiz ara yüzeylerin tanımlanması iyi yapılmadığından ,minerallerin doğrudan aranmasında pek az uygulaması vardır.Bununla beraber ağır minerallerin yığışabildiği gömülü kanalların yerinin gömülü kanalların yerinin saptanmasında faydalı olur.

                Arama sismiği diye adlandırılan yöntem ,  deprem sismiğinden  ( sismoloji ) doğmuştur. Sismolojide,deprem odağında oluşan sismik dalgalar,çeşitli yerlerde bulunan rasathanelerde sismograf aletleri tarafından kaydedilir.Deprem dalgalarını,yer çekirdeğini ve iç çekirdeğin bulunduğu derinlikleri incelemek mümkün olduğuna göre, sismik dalgalar ile oldukça derinlerdeki tabakaları etüd etme imkanı vardır.Arama sismiği (ekspolarasyon) sismiği yöntemlerinden enerji kaynakları kontrollü ve hareketlidir.Bu arada kaynakla kayıt noktası arası uzaklıklarda nispeten küçüktür. Çoğu sismik çalışma , profil hatları boyunca aralıklanmış birbirini izleyen yer parçalarının yanıtından ibarettir. Sismik dalgaları üretmek için  patlayıcılar ve diğer enerji kaynakları , bunun sonucu  meydana gelen  yer hareketini saptamak içinde sismometre veya jeofon tertipleri kullanılır.

                Temel sismik arama  tekniği  sismik dalgaların  üretilmesi ve kaynaklardan( ekseriyetle kaynağı doğrultulmuş  düz bir hat boyunca  düzenlenmiş )   jeofon serilerine giden dalgalar  için gerekli zamanı  ölçmekten ibarettir. Çeşitli jeofonlara  geliş zamanları bilgisi ve dalgaların hızlarından , sismik dalga yollarının  yeniden oluşturulmasında çalışır. Yapısal bilgiyi çıkarmada başlıca iki yol vardır

1-İki kayaç tabakası arasında ara yüzey boyunca olan kırılma yolu (refraksiyon )

2-İki tabakayı birleştiren  sınırda yansıtıp  yeryüzeyine  dönen yansıma yolu , yansıtılmış   

yol ( refleksiyon )

Her iki tip için gidiş zamanları kayaçların fiziksel özelliklerine ve tabakaların durumlarına bağlıdır.Sismik aramanın amacı; gözlenen varış zamanları,genlik ve frekans değişiminden,kayaçlar ve özellikle tabakaların durumu hakkında bilgiyi ortaya çıkarmaktır.

2.3-SİSMİK YÖNTEMİN  GELİŞİMİ

Sismik teorinin gelişmeye başlaması, yeterli duyarlılıkta kayıt yapan aletlerin geliştirilmesinden öncedir. Arama sismiği uygulamaları deprem sismolojisindeki uygulama çabalarından daha sonra başlanmıştır.1845 senesinde sismik hızları ölçebilmek amacıyla Mallet tarafından ilk yapay deprem deneyleri yapılmıştır. Tabaka ara sınırlarındaki kırılma ve yansımalar için  Kontt tarafından geliştirilen teori 1899' da geliştirilmiş ve  Zeoppritz ve Wicnert  1907'de  dalga teorisi  ile ilgili  yayın  yapmışlardır. İnsanlık için büyük sosyal ve ekonomik  sorunları oluşturmuş olan  dünya savaşları , bizim bilim dallarında  olduğu gibi jeofizikte de sıçramalara yol açmıştır. Birinci dünya savaşında her iki tarafın ağır toplarının yerlerinin  saptanmasına  ilişkin  yaptıkları araştırmalar  bu tür silahların  geri  tepmelerinin oluşturduğu sismik dalgaların varış zamanlarının kaydedilmesine yöneliktir. Bu çalışmalar savaş  sonrasında  arama sismolojisinin  başlangıcını  oluşturmuş ve  Almanya'da  Mintrop, Amerika'da  ise Karcher, McCallum ve  Ecknardt  savaş  sırasında geliştirilen yöntemlerin uygulamasına başlamışlardır.1919'da Mintrop kırılma yöntemi için patent almıştır.1922'de ise Mintrop'un  Seismeos  Şirketine  ait iki ekip  Meksika'da ve  A.B.D'nin Meksika körfezi kıyılarında  sismik kırılma yöntemini  uygulayan ilk sismik ekipler olmuşlardır. 1924 yılında Texas'ta Orchard tuz domunun keşfi ile sismik kırılma yöntemi yaygın olarak kullanılmaya başlanmış ve 1930 yılına kadar bu bölgedeki sığ tuz domlarının hemen hemen tamamının keşfi gerçekleşmiştir.

Tuz domlarının saptanmasında başarılı olan kırılma yöntemi daha sonra ise yeraltının  haritalanabilmesine  olanak sağlayan , sismik yansıma yöntemine  dönüşmeye başlamıştır. Sismik yansıma yönteminin  ilk  çalışmaları  Reginalt  Fessenden  tarafından1913'te yapılan deniz derinliğinin belirlenmesine ve buz dağlarının saptanmasına yönelik çalışmalardır. 1920'de  Kacher  tarafından  geliştirilen  ilk  yansıma  sismografi  ( jeofon ) Oklahoma'da  denenmiştir.   Jeofonun  ilk  ticari  kullanımı  ise  1927'de  güçlendirici  tüp( vacuumtube amplfier ) kullanılarak gene Oklahoma'da Maude sahasında  "Geophysical Research Corporation" firması tarafından gerçekleştirilmiştir.

Meksika körfezi kıyıları , kırılma yöntemi için  uygun  bir ortam  oluşturmuşsa, Oklahoma'da yansıma yöntemi için o kadar uygun olmuş ve yansıma, kırılma yönteminin yerini alarak ana sismik yöntem konumuna gelmiştir. Fakat bugün dahi kırılma yönteminin sınırlıda olsa kullanım alanları vardır.

2.4-SİSMİK YÖNTEMİN ANA HATLARI

Sismik yöntem  bugüne kadar sürekli bir gelişme içinde  olmuştur. Bilgisayar teknolojisinin hızla gelişmesi , daha duyarlı aletlerin yapılması sismik yansıma yönteminin sürekli olarak gelişmesini sağlamaktadır. Geleneksel ve alışılagelmiş (conventional) sözü genellikle bugünkü yöntemi dünkü yöntemden ayırdetmekte kullanılmaktadır.

Geleneksel sismik yönten dendiğinde, P dalgaları ile yapılan ,ortak orta nokta( CMP )  kavramının kullanıldığı iki boyutlu ( 2D )  veya üç boyutlu  ( 3D )  yansıma sismiği uygulaması akla gelir. Geleneksel yöntemde çok kanallı kayıt aletleriyle manyetik bantlara jeofon veya hidrojen grupları kullanılmaktadır.Kayıtlar ayrık (digital) olarak manyetik banta yazılmaktadır.

Geleneksel kara sismiği uygulamasında,haritada önceden belirlenen atış ve kayıt noktaları  arazide saptanmıştır. Bu noktalar , uygulamanın iki boyutlu  olmasında ise harita düzleminde  her iki boyutta  eşit aralıklı olaraktan belirlenir. Atış noktaları 10-12 cm çapında  derinliği  6 - 30cm  arasında  değişen , arazinin  özelliğine  göre  daha  önceden saptanmış  miktarda  dinamit yerleştirilir. Kuyudaki  dinamite  kapsül yerleştirilerek kapsül ikili  kablo  yardımıyla  patlayıcıya  ( bloster )  bağlanır.Alıcı noktalarına yerleştirilen jeofon gruplarının çıkışları "Ana Kablo" ile kayıt aletine getirilir.Tek bir alıcı noktasına yerleştirilen birbirine yakın belli bir düzen içindeki jeofonların çıkışlarının tek bir çıkış haline getirilmesi, düzenli ve düzensiz bir takım gürültülerin bastırılmasını sağlar. Kayıt aletinde,herhangi bir atış için  kullanılacak  olan atış noktası ve alıcı noktaları belirlendikten  sonra kayıt aleti ile patlama  sinyali  verilir  ve alıcı gruplarından  gelen elektrik sinyalleri manyetik banta ayrık değerler olarak belirlenmiş zaman aralığı boyunca kaydedir. Bütün atış noktaları için kayıt kayıt tamamlanınca sismik veri,veri işlem merkezine gönderilir.İşlenen ve son haline gelen veri,yorumlamaya hazırdır. Sismik verilerin yorumlanması ise sismik kesitler yardımıyla ve interaktif-yorum sistemleri kullanılarak gerçekleştirilir.

Özetle,sismik yöntemin uygulanması üç ana bölüme ayrılır ; veri toplama,veri işlem ve veri yorumu. Sismik yöntemle uğraşan jeofizikçi, doğal olarak bu üç dalın birinde uzmanlaşır. Sismik veri yorumlayan yerbilimcinin yeterli veri toplama ve veri işlem bilgi ve deneyimine sahip olması gereklidir.