GRAVİTE VE MANYETİK ETÜTLER:

• Jeotermal rezervuarlar genellikle gelişigüzel şekillere sahiptir ve karmaşık yapıya sahip kayaçlarda oluşur. Bundan dolayı jeotermal sistemlerin belirlenmesinde oldukça önemlidir. Bir başka deyişle, jeofizik araştırmalar jeotermal sistemlerinin yerlerinin ve jeotermal kuyu lokasyonlarının kestirilmesi amacıyla veri sağlamak için gerçekleştirilir.

• Potansiyel alanların araştırılması olarak da bilinen gravite ve manyetik araştırmalar kayaçların yoğunluk ve manyetizasyon gibi fiziksel özelliklerinin kullanılarak yer yüzeyinin altını görmek için yerbilimcilere yol gösterir.

• Gravite ve manyetik araştırmalar yer altı suyu rezervuarlarının, jeotermal veya petrol kaynaklarının, madenlerin ve fayların yerlerinin belirlenmesine yardımcı olur.

• Potansiyel alan araştırmaları diğer araştırmalara göre daha ucuz maliyetli olup, geniş alanların daha çabuk ve kısa sürede araştırılması olanağı sağlar.

• Potansiyel alan araştırmalarının birincil amacı yeraltı jeolojisinin daha iyi anlaşılmasını sağlamaktır. Ana kayanın manyetik özelliklerinin, yoğunluğunun ve sismik hızının fiziksel parametrelerinin araştırıldığı manyetik, gravite ve sismik yöntemler jeotermal araştırmalarda yapısal yöntemler olarak tanımlanırlar.

• Sismik hariç, gravite ve manyetik yöntemler ucuz, müdahale gerektirmeyen ve çevrede yıkıcı etki yaratmayan edilgen (pasif) yöntemler olup verilerin toplanması sırasında zemine bir enerji uygulamasına gerek duymaz.

• Bu bölümde, gravite ve manyetik araştırma yöntemleri kısaca açıklanarak jeotermal araştırmalardaki yetenek ve sınırları hakkında bilgiler verilerek örnekler sunulacaktır.

Gravite yönteminde ölçüm noktalarının arazide dağılımı ve uygulanacak ölçüm düzeni ile ölçülen değerlerde aranan doğruluk çalışmadan beklenen amaca göre değişir.

-Maden yatağı aramaları ve diğer mühendislik amaçlı çalışmalar (yer altı boşlukları, tünellerin belirlenmesi) için;

-Ölçüm noktaları arası birkaç metre veya birkaç on metre,

-Belirlenecek anomali değeri doğruluğunun 0.05 mGal’den daha iyi,

- Petrol arama ve sığ kabuk yapısı araştırmalarında;
- Ölçüm noktaları arası 500 m veya 1 km,
- Belirlenecek anomali değeri doğruluğunun ~0.1 mGal
olması istenir.

Gravite araştırmaları havzalardaki dolgu derinliğini araştırmak ve sokulum kayaç kütlelerinin yerlerini belirlemek, jeotermal araştırmalar sırasında yeraltındaki ısı kaynağını temsil eden derin magmatik yapı ile ilişkili yanal yoğunluk değişimlerinin tanımlanması amacıyla kullanılır.

• Gravite yöntemi, jeolojik birimler arasındaki yoğunluk farkı özelliklerini kullanarak taban topografyasını, yapısını, derinliğini çıkarmak, magmatik sokulumların yerini, yayılımını saptamak ve tektonik hatları belirlemek amacıyla uygulanır.

• Diğer jeofizik yöntemlere göre hem daha ucuz, hem de hızlı olması nedeniyle; jeotermal bir alanın yapısal durumunun belirlenmesinde ön araştırma amaçlı olarak ilk kullanılacak yöntemlerden birisidir.

• Jeotermal uygulamalarda, gravite verileri üzerine ayrıntılı çalışmaların birincil amacı yer altı jeolojik yapısının daha iyi anlaşılmasını sağlamaktır. Gravite ölçümleri yeraltındaki kayaçların yoğunlukları hakkında bilgiler sağlar.

• Kayaç türleri arasındaki yoğunluk değerleri geniş bir aralıkta yer alır ve bundan dolayı jeologlar yer altı katmanlarının dağılımı hakkında bir sonuca ulaşabilirler.

• Jeotermal alanlarda genellikle yeraltındaki fayların haritalanması amaçlanır. Faylar çoğunlukla yoğunlukları farklı birbirine bitişik kayaçlar içerdiğinden, gravite yöntemi araştırma için en uygun seçimdir.

• Gravite izleme araştırmaları ise jeotermal alanlarda başlıca yer altı su seviyesindeki değişimi tanımlamak ve çökelmeyi izlemek amacıyla gerçekleştirilir. Gözenek basıncının artması ve yoğunluk nedeniyle akışkanın yeraltından çıkarılması hızlı bir şekilde yer değiştirmemeye neden olur.

• Bu etki kayaçların kompaktlığı ve akışkanın çıkarıldığı alanın yeniden dolumu oranına bağlı olarak yüzeye ulaşabilir ve bir çökme (subsidence) yaratabilir. Hava gözlemleriyle ilişkili tekrarlanan gravite izleme araştırmaları sığ yer altı su seviyesindeki değişime neden olan yağış ve gravite arasındaki ilişkiyi tanımlayabilir.

• Gravite bu etkiyle düzeltildiğinde, gravite değişimleri ne kadar su kütlesinin doğal içeri akışla yer değiştirerek atmosfere boşaldığını gösterir.a yapılan yer altı hidrojeolojik izlemeler reenjeksiyonun ihtiyacı olan ve jeotermal sistemlerdeki akışkanın yeniden dolumunun önemli bir belirtecidir.

• Gravitedeki değişimlere dayanılarak, yer altı geometrileri profil boyunca yüzeydeki farklı noktalarda taban kayaçların uzaklığının gösterimi kestirilebilir. Taban kayacı yüzeyden daha derine dalarken gravite okuma değerleri azalır, buna karşın taban kayacı yüzeye yakın olacak biçimde yükseldiğinde gravite okuma değerleri artar.

• Gravitede keskin değişimlerin olduğu yerde, düz modelleme yeraltındaki olası faylanmayı belirlemek için kullanılabilir. Gravite yöntemi jeotermal alanlarda faylar boyunca ısının ana akış yollarını belirlemek için iyi bir yöntemdir. Sismik yöntemle birlikte, veriler üzerinde bu fayların etkisini araştırmak için düz modelleme yapılabilir.

• Gravite ölçümleri farklı yoğunluklara sahip jeolojik yapıların belirlenmesi amacıyla gerçekleştirilir. Kayaçlar arasındaki yoğunluk farkı ölçülen yerçekimi ivmesi değerinde bir farka neden olur ve temel olarak kayacın bileşimine ve gözenekliliğine bağlıdır. Fakat, kayaçların kısmi doygunluğu kayaç yoğunluğu değerini etkiler. Normal olarak kayaç yoğunlukları ~2 ve 3 gr/cm3 arasında değişir. Genel olarak, tortul kayaçlar kristalen kayaçlardan daha hafiftir.

• Ölçülen ham gravite verilerine değişik etkilerin giderilmesi amacıyla düzeltme işlemleri uygulanır. Sonuçlar, genellikle ölçülen gravite verilerine “gM” uygulanan gravimetrenin alet düzeltmesi, enlem, yerel topoğrafya, yükseklik ve gel-git etkileri düzeltmeleri sonucu elde edilen Bouguer anomali değerlerinden “DgB” oluşan Bouguer haritaları ile gösterilir.

• Bouguer anomalisi, gerekli tüm düzeltmelerin cebirsel toplamları ile gözlenen gravite değeri arasındaki farktır. Bouguer gravite anomalisinin değişimi yeraltındaki yanal yoğunluk değişimini yansıtır.

• Düşük yoğunluğa sahip bir ortam içinde bulunan yüksek yoğunluklu bir yapı pozitif Bouguer anomalisinin oluşmasına neden olur.

• Yüksek yoğunluğa sahip bir ortam içinde bulunan düşük yoğunluklu bir yapı negatif Bouguer anomalisinin oluşmasına neden olur.

• Gravite verilerinin analizinde en önemli adımlardan biri rejyonal-rezidüel (bölgesel-yerel) ayırım olarak isimlendirilir.

MANYETİK ETÜTLER

• Jeotermal uygulamalarda manyetik araştırmaların temel amacı, yeraltında manyetik özelliğe sahip kayaçların neden olduğu anomalilerin yorumlanmasıyla alanın stratigrafi, tektonik ve jeotermal etkinlik arasındaki ilişkiyi ortaya koymaktır (Escobar, 2005).

• Kayaçların çoğu manyetik özellik göstermezler, buna karşın bazı kayaç türleri de önemli manyetik anomaliler yaratan manyetik mineraller içerirler. Bir alanda manyetizasyonun varlığının yarattığı farklar veri yorumunda özellikle fayların ve jeolojik yapıların yerlerinin belirlenmesinde rol oynar (Blakely, 1995).

• Manyetik anomaliler topoğrafik yükseltiler, kıvrımlar, faylar ve mıknatıslanmış yapıların kalınlıklarındaki değişimler ile litolojik farlılıklar nedeniyle oluşabilir. Bu anlamda, manyetik araştırmaların değeri verilerin ilk yorumlarıyla tamamlanmaz, çalışma alanının jeolojisinin daha iyi bilinmesiyle değeri artar.

• Başlangıçta bir fayın veya sokulum yapısının varlığının saptanması bu yapıların biçimlerinin veya derinliklerinin belirlenmesinden daha önemlidir. Sokulumların lav akıntılarından daha fazla manyetik özellik göstermesi nedeniyle yarattığı manyetik veriler belirlenmesinde oldukça yararlıdır.

• Fayların yarattığı boşluklardan sıcak akışkanlar yer değiştirirler ve bu nedenle çevre kayaçlar altere olur. Hidrotermal sistem sıcaklığı ve oksijen uçuculuğu kırık bölgelerinde var olan mıknatıs taşı miktarını ve buna bağlı olarak da oluşan manyetik tepkiyi belirler.

• Jeotermal araştırmalarda, manyetik ölçümlerin amacı genellikle saklı sokulum yapıların yerlerinin belirlenmesi ve olası derinliklerinin kestirilmesi veya fayların ve gömülü dayk benzeri yapıların saptanmasıdır.

• Manyetik ölçümler termal etkinlik nedeniyle manyetizasyonun azaldığı alanların bulunmasında önemli rol oynar. Manyetik ölçümler faylar ve dayklar gibi yerel yapıların saptanması amacıyla bir grid ağıyla veya paralel profiller boyunca düzenli ölçümler olarak yüzeyden gerçekleştirilir

• Yer manyetik alanındaki yerel değişimler veya anomaliler manyetometrenin sensörü yakınında bulunan ferromanyetik materyallerin konsantrasyonlarındaki değişimler nedeniyle oluşan bozulmanın sonucudur. Manyetik veriler arazide;
• - Kare/dikdörtgen grid düzeninde

• - Bir profil boyunca

olmak üzere iki biçimde toplanır.

• Grid düzeninde veriler gridlerin köşe noktalarında ölçülür. Profil boyunca yapılan ölçümlerde ise veri okumaları bir doğrultu boyunca sabit aralıklarla belirlenen noktalarda gerçekleştirilir. Her iki ölçüm düzeninin finansal kaynaklar, hedef yapının konumu ve büyüklüğü, arazi koşulları gibi değişkenlere bağlı avantaj ve dezavantajları bulunmaktadır.