Jeoloji Sismik Elektirik Yöntemler - 3 S İ SM İ K- ELEKTR İ K Y Ö NTEMLER DERS-3 DO Ç .DR.H Ü SEY İ N TUR S İ SM İ K Y Ö NTEM Sismik : Herhangi bir enerji kayn ğ ndan (g ü r ü lt ü , darbe, patlatma, • vibrosismik , a ğ rl k d üşü rme v.s.) ü retilen sismik dalgalar n (sinyalin) yay n m ndan hareketle ortaya ç kar. Sismik dalgalar yeralt nda ilerlerken akustik empedans fark yaratacak ortam de ği ş ikliklerinde yans r, k r l r ve daha sonra yery ü z ü ne d ö nerler. Yery ü z ü ne d ö nd ü klerinde karada jeofon , denizde ise hidrofon ad verilen al c lar taraf ndan alg lanarak bir sismik kay t ü nitesinde kaydedilirler. Sismik dalgalar n al c lara var ş zamanlar kullan larak yeralt ndaki tabakala ait derinlik ve h z parametreleri belirlenmeye ç al ş l r. H z=yol/zaman ba ğ nt s ndan hareketle fiziksel parametreler belirlenir. Dalga yay n m prensibi ile yerin merkezi incelenebildi ği gibi ç ok k üçü k yery ü z ü par ç as n n incelenmesi de yap labilir. Yery ü z ü nde yap lacak olan her t ü r m ü hendislik yap s n n hesaplar nda kullan lacak parametrelerin belirlenmesinde kullan labilece ği gibi yeralt n n zenginliklerinin belirlenmesinde de kullan lmaktad r.Sismik Y ö ntem Sismik : Herhangi bir enerjinin (g ü r ü lt ü , darbe, • patlama,vibro,a ğ rl k d üş ü rme v.s.) olu ş turdu ğu elastik dalgalar n yay n m ndan hareketle ortaya ç kar. H z=yol/zaman ba ğ nt s ndan hareketle fiziksel parametreler belirlenir. Dalga yay n m prensibi ile yerin merkezi incelenebildi ği gibi ç ok k üçü k yery ü z ü par ç as n n incelenmesi de yap labilir. Yery ü z ü nde yap lacak olan her t ü r m ü hendislik yap s n n hesaplar nda kullan lacak parametrelerin belirlenmesinde kullan labilece ği gibi yeralt n n zenginliklerinin belirlenmesinde de kullan lmaktad r.Cisim Dalgalar ı • a)P – Dalgalar ı b)S - Dalgalar ı Yüzey Dalgalar ı • Rayleigh ve Love a) Stoneley Dalgalar ı b) Kanal Dalgalar ı (Tüp c) Dalgalar ı ) Sismik DalgalarDalga Animasyonlar Direction of propagation Rayleigh waveP Dalgalar Boyuna , s k ş ma ve birincil dalgalar , Tanecik hareketi yay n m do ğrultusundad r. Enerji kayna ğ ndan ç kan bir puls elastik ortam i ç erisinde k ü resel olarak yay l rken titre ş im yapan karaktere sahiptir. Periyodu 1sn ’ den az olan dalgalard r. Uzak mesafelere de ula ş abilirler . P dalgas tanecik hareketi. P dalga h z ile elastik parametreler aras ndaki ba ğ nt lar.S Dalgalar Enine , makaslama ve ikincil dalgalar da denir. Tanecik hareketi dalgan n hareket y ö n ü ne dik do ğrultuda ve birbirlerine parelerdir. B ö yle dalgalara taneciklerin hareket etti ği do ğrultuda polarize olmu ş dalgalar denir. S dalgas tanecik hareketi S dalga h z – elastik parametreler aras ndaki ili ş ki S v larda = 0 oldu ğundan S Dalgas yay lmaz SV (d üş ey) ve SH (yatay) bile ş enP ve S – Dalga h ı zlar ı n ı n Elastik parametrelerle ili ş kisiDispersiyon:Dalga h z n n frekansa ba ğl olmas Uzun dalgalar daha h zl hareket ettiklerinden istasyonlara daha • ö nce var rlar (Normal Dispersiyon). K sa dalgalar istasyonlara daha ö nce var rsa (ters Dispersiyon). • Faz h z = belirli bir faz n yay lma h z d r. • Grup h z = t ü m dalga grubunun yay lma h z d r. • K üçü k h z gradyenti – k üçü k a) dispersiyon Y ü ksek h z gradyenti - y ü ksek b) dispersiyonRAYLEIGH DALGALARI Bu dalgalar elastik kat bir cismin serbest y ü zeyinde yay l rlar. Partik ü l hareketi d üş ey d ü zlemde olmak ü zere eliptiktir. Herhangi bir (t) an nda y ü zeyin bir zerresi uzun ekseni d üş ey olan bir elips ş eklinde saat y ö n ü n ü n tersinde bir y ö r ü nge ç izer . Partik ü l hareketi dalgan n yay l m do ğrultusunu i ç ine alan d üş ey d ü zlemdedir . Hareketin genli ği y ü zeyden a ş a ğ do ğru derinlikle ü stel olarak azal r. Boyuna ve enine hareketin bile ş enini i ç erir ve aralar nda faz ili ş kisi vard r. Retrograde hareket Prograde hareket Rayleigh Dalgalar belirli bir derinli ğe kadar retrograde belirli bir derinlikten sonra ise prograde hareket yaparlar. LOVE DALGALARI (SH) Birden fazla tabaka olmal d r. Bir Love dalgas zemin y ü zeyine paralel enine hareketi ihtiva eder. Bu dalgalar d üşü k h zl bir tabakan n ü st ve alt y ü zeyi aras nda ard ş k yans mayla yay lmaktad r. Love dalgalar y ü zeydeki S dalga h z ile daha derin tabaklardaki h zlar aras nda orta mertebede bir h za sahiptir. (yani ü stteki tabakada ç ok daha k sa boylu, alttaki ortamda ç ok uzun dalga boylu S dalgas h z na e ş ittir.) Dispersiyon g ö sterirler.S n rlarda faz de ği ş mesi Enerji kayb i ç eren S z nt l yapDe ği ş mi ş Rayleigh Dalgalar genellikle Stonel ey Dalgalar olarak • isimlendirilir. Bu dalgalar bir d ü zlem s n rda cisim dalgalar n n e ğilmi ş • cephelerinin difraksiyonu taraf ndan olu ş turulur. Stoneley Dalgalar n n h z Rayleigh dalgalar n n h z ndan daha • azd r. oldu ğu durumda stoneley dalgalar ortaya • ç kar., Kat s v s n r nda stoneley dalgalar daima g ö r ü l ü r. Burada • olu ş an Stoneley dalgalr n h zlar kat n n y ü zeyinde ortaya ç kan Rayleigh dalgalar h zlar ndan daha azd r. STONELEY DALGALARI KANAL (T Ü P) DALGALARI Kara Ç al ş malar nda Y ü zey dalgalar n n olu ş mamas i ç in VSP (D üş ey Sismik Profil) y ö ntemi kullan l r. Burada y ü zey dalgalar olu ş maz. Fakat s v ile dolu silindirik kuyu ekseni boyunca y ü zeydeki kaynaktan yay lan istenmeyen dalga modlar da jeofonlara gelir. Bu tip kuyu i ç inde yay lan dalga modlar t ü p veya kanal dalgalar olarak bilinir. G ü r ü lt ü olarak adland r l r. Bunlar d ü zenli g ü r ü lt ü olup her izde g ö zlenebilir. D ü zensiz g ü r ü lt ü ler gibi tekrarl at ş lar n toplanmas yla azalmaz tersine g üç lendrilmi ş olur.KANAL (T Ü P) DALGALARININ Ö ZELL İ KLER İ T ü p dalgalar kuyunun ç ap na, duvar na ,kuyu bo ş luklar n n doldurulmas na • ba ğ l olarak b ü y ü k de ği ş iklikler g ö stermektedir. G ö receli olarak y ü ksek genlikli ve d üş ü k frekansl y ö nlendirilmi ş dalgalar olup • ç ok az dispersif ö zellik g ö sterirler. Genlikleri kuyu s v s n r ndan uzakla ş t k ç a bozulur. Bu da t ü p dalgalar n n faz • h zlar n n formasyon ve s v h zlar ndan az olaca ğ n g ö sterir. T ü p dalgalar s v dolu kuyunun d üş ey ekseni boyunca odakland ğ ndan • y ö nelmi ş dalgalard r. Sadece ç ok az bir miktar formasyon i ç ine s zar. T ü p dalgalar n n genlikleri gidi ş geli ş mesafesiyle azalmaz. Ve bu dalgalar kuyu • i ç inde k ü resel olarak geni ş lemez. Ş ekilde t ü p dalgas yay l m n n tanecik hareketinin s v i ç erisindeki tanecik hareketinden daha az oldu ğu g ö r ü lmektedir. Dalgalar n genli ği jeofonu kuyu cidar na yerle ş tiren kuvvet ve kuyu i ç indeki • s v n n yo ğunlu ğu ile ters orant l d r. Kuyuda a ğ r ç amur varsa t ü p dalgas daha ç abuk s ö n ü mlenecektir . KANAL (T Ü P) DALGALARININ KAYNAKLARI Bir VSP kesitinde yay lm ş t ü p dalga modlar n n zaman ve derinlik olarak • yerlerinin belirlenmesiyle bu dalga modlar n olu ş turan nedenler a ç klanabilir. Ö rne ğin a ş a ğ daki ş ekilde vibrat ö rler kullan larak kaydedilmi ş bir veride 4 tip dalga modu tan mlanm ş t r. Mevcut veriye AGC (otomatik kazan ç kontrol ü ) uygulanm ş t r. T ü p dalgas 1:Bunun nedeni • P dalgas n n ç amur kolonu i ç erisinde yay l rken bir kar ş kl ğa neden olmas d r. B ö ylelikle kuyu i ç inde b ü y ü k bir empedans de ği ş imiyle t ü p dalgalar yarat l r. T ü p dalgas 2: En • g üç l ü s ü d ü r. Üç ve d ö rd ü nc ü modlar bu ikinci modu yarat r. Jeofon y ü zeyde iken ilk var ş lar Rayleigh dalgalar d r. Mod birde ise bunlar s ş ma dalgalar d r. T ü p dalgas 3: Kuyu • i ç erisindeki jeofonun ü st ü ile y ü zey aras nda mod ikinin tekrarlanmas d r. Mod üç , mod bir ve mod ikinin 1/3 h z ile a ş a ğ hareket eder. Çü nk ü bu mod üç defa seyahat etmi ş ve daha ö nce kaydedilmi ş tir. T ü p dalgas 4: mod ikinin • VSP kuyusunun alt ndaki tabakadan yans mas yla olu ş mu ş tur. Not: Mod iki s ö n ü mlenebilirse mod üç ve d ö rt ortaya ç kmazKANAL (T Ü P) DALGALARININ Ö NLENMES İ 1. En basit olarak enerji kayna ğ ile kuyu ba ş aras ndaki mesafeyi artt rmak ve kaydedilen izlere uygun bir h z filtresi uygulamakt r. 2. Kaynak ile kuyu ba ş aras na bir engel koymakt r. B ö yle bir engel kuyu ba ş ile kaynak aras na Rayleigh dalga boyunun yar s kadar bir mesafeye hendek kazmakt r. Bu hendek 40-60 cm kadar dar ve 2 m kadar s ğ olmal d r. Hende ğin uzunlu ğu dalga cephesinin hende ğin gerisinde yay lmas n ö nleyecek kadar yeterli uzunlukta olmal d r. 3. Uygun bir kaynak d ü zeni ile y ü zey dalgalar n n hakim dalga boylar n s ö n ü mlemektir.(a ) Direkt gelen dalgalar n yer i ç indeki yay l mlar n n yandan g ö r ü n üş ü (a ) Direkt gelen dalgalar n yer i ç indeki yay l mlar n n ü stten g ö r ü n üş ü S İ SM İ K DALGALARIN GENEL G Ö R Ü N Ü MLER İ DALGA YAYINIMI DALGA CEPHELER İ VE I Ş INLAR Bir kaynaktan ç kan dalgan n hareketi s ras nda herhangi bir zamanda hareketin ba ş lamak ü zere oldu ğu noktalar birle ş tiren bir y ü zey vard r. Bu y ü zey dalga y ü zeyi veya dalga cephesi olarak isimlendirilir. Homojen ve izotrop bir ortamda dalga cepheleri kaynak merkezi konsantrik k ü reler ş eklindedir. A ş a ğ daki ş ekilde g ö r ü ld ü ğü gibi kaynaktan ç kan enerji ç ok k üçü k kesitlerin ç ok fazla say daki konilerinin kaynaktan d ş ar ya do ğru hareketleri olarak a ç klanabilir. Herhangi bir konumun orta ç izgisi bir ş n olarak kabul edilir. Bu ş n n do ğrultusu dalga y ü zeyine her zaman dik olur. Herhangi bir enerji noktas ndan yay nan dalgalar, suya at lan bir ta ş n yaratt ğ dalga gibi geni ş leyen dalgalar bi ç iminde olu ş ur. K ü reyi olu ş turan y ü zeylere dalga ö n ü denir. Dalga ö nlerini olu ş turan her bir nokta yeni bir enerji noktas gibi davran r. Huygens kural olarak bilinen bu yayan m ö zelli ğine g ö re belirli bir zaman i ç in herhangi bir dalga ö n ü geometrisinin bilinmesi halinde daha sonra olu ş acak dalga ö nleri geometrileri belirlenebilir. E ğer (t) an ndaki dalga ö n ü AB ç ember par ç as yla g ö sterilirse (t-t1) ve (t+t1) anlar ndaki dalga ö nleri i ç in (S=V*t1) ortam n yay n m h z kullan larak bulunur. (t) an ndaki dalga ö n ü n ü n her noktas enerji kayna ğ ö n g ö r ü lerek (S) yar ç apl ç emberler ç izilip zarflar (t- t1) ve (t+t1) zamanlar ndaki dalga ö nleri ç izilir. Dalga ö nlerine dik do ğrulara ‘dalga yollar’ denir. HUYGENS PRENS İ B İHuygens kural na g ö re geni ş leyen dalga cepheleri olu ş urken bir ş n n iki nokta aras nda ge ç ti ği y ö r ü nge m ü mk ü n olan en k sa zamanda gidilebilecek yoldur. FERMAT PRENS İ B İ ’ N İ N MATEMAT İ KSEL İ ZAHI