Manyetotelluric Akımlar

TELLÜRİK AKIMLARVE

MANYETOTELLÜRİKYÖNTEM

Beran Gürleme - 2011

Kocaeli Üniversitesi

Tellürik Akımlar:

İnsan yapısı sistemlerden oluşan elektrik akımları ile yerküre içinde akan doğal elektrik akımlarından oluşur.

Yer içinde oluşan akımların kaynağı yer manyetik alanı, güneşteki patlamalar, elektrokimyasal etkinlikler, atmosferdeki elektrik yükü, iyonosfer koşulları gibi doğal olaylardır.

Tellürik akım grafiklerine tellurogram denir.

Grafik 1. Değişik etkilerini, gösteren bir telurogramın genel görünümü (Kunetz, 1965)

Tellürik akımlar, yer kabuğunun üst kısımlarında sürekli olarak dolanırlar.

Oldukça düşük frekanslı elektrik akımları olup, yerkürenin yüzeyine yakın yada oldukça derinlerde doğal olarak oluşur.

Şekil 1. Tellürik akımların nedeni, iyonosfer ve güneş rüzgarları arasındaki etkileşim sonucu yer manyetik alanında oluşan değişimlerdir.

Tellürik akımlar ölçülebilir. Normalleştirildikten sonra akımın yönü ve araştırma alanının iletkenliği hakkında bilgiler sağlar.

Tellürik akımlar olarak tanımlanan yerküredeki doğal elektrik akımlar ilk kez Peter Barlow (1847) saptanmıştır.

Şekil 2. Yerküre içindeki elektrik akımları radyosyon ışıması ve iyonosferdeki akımlar sonucu oluşur.

Harita 1. Mercator projeksiyon sisteminde yeryüzündeki tellürik akımların dağılımı (Gish, 1936)

Manyetotellürik Yöntem:

Manyetotellürik ölçümler yerkürenin kabuğu ve üst mantosunu araştırmak için yer manyetik alanındaki doğal değişimleri kullanır.

Dönemsel ve geçici salınımlar güneşten güneş rüzgarlarıyla ışıyan parçacıklarla oluşan yer manyetik alanındaki günlük (gündüz saatlerinde açılan ve gece kapanan) değişimlerle ilişkilidir.

Güneşte oluşan güneş rüzgarları yer manyetik alanının biçimini güçlü bir şekilde etkiler.

Kutup ışıkları Kutup bölgelerinde gökyüzünde görülen, dünyanın manyetik alanı ile Güneş'ten gelen yüklü parçacıkların etkileşimi sonucu ortaya çıkan doğal ışımalardır.

Yer manyetik alanında görülen değişimler genelde kutup ışıkları olarak görülür.Auroranın esas enerji kaynağı Dünya`dan geçen güneş fırtınalarıdır. Manyetosfer ve güneş rüzgarı elektriği ileten plazmadan (iyonlaşmış gaz) meydana gelmektedir

Resim 1. Oksijen emisyonları : Yeşil veya kahverengimsi kırmızı, yutulan enerjinin miktarına bağlı olarak.

Resim 2. Nitrojen emisyonları: Mavi veya Mor. Mavi, eğer atom iyonize olduktan sonra tekrar elektron kazanırsa. Mor, eğer yüksek enerji seviyesinden temel seviyeye geri dönüyorsa.

10-105 Hz frekans aralığındaki hızlı değişimler duyulur frekanstaki manyetotellürik yöntem olarak adlandırılır.

Duyulur frekanstaki yıldırım, şimşek ve ıslık gibi olaylar ancak 2 km ‘ye kadar derinliklerden bilgi toplama olanağı sağladığından daha çok sığ kabuk çalışmalarında, jeolojik yapıların ortaya çıkarılmasında, iletken minerallerin, sıcak yer ve sıcak suların, petrol yataklarının araştırılmasında kullanılabilir.

Manyetik alandaki ani değişimler elektrik alan bileşenlerinde de değişime neden olur.

Manyetotellürik Alan birbirlerine dik manyetik

(Hx, Hy, Hz) ve elektrik (Ex, Ey, Ez) alan bileşenlerinden oluşur.

10-5-105 Hz frekans aralığında yer alan olaylar 0.01 den 30 nT ’ya değin manyetik değişimler yada 0.1-30 mV/km ‘lik elektrik alan değişimi olarak algılanır.

Grafik 2. Lybian çölündeki bir gözlemde kaydedilen manyetik ve elektrik yatay alan bileşenlerindeki kısa-periyot elektromanyetik sinyal kaydı (solda), Elektrik ve manyetik alan değişimlerinin spektrumu (sağ üstte)

Manyetotellürik Ölçümler:Manyetotellürik ölçümler, zaman değişimli,

birbirine dik elektrik ve manyetik alan bileşenlerinin ayni anda, ayni yerde algılanmasını öngörür.

Elektrik ölçümler için iki ucundan yere topraklı yaklaşık 300 m boyunda yalıtılmış uzun bir tel, manyetik alan ölçümleri için ise manyetikleşmesi iyi birbirinin üzerine sarılmış yaklaşık bir metre boyunda yatay bir sargı kullanılır.

Manyetik alan ölçümleri için 0.01 nT ölçü duyarlılığında ölçü alınabilen optik pompalama, fluxgate ve proton manyetometreleri kullanılır.

Elektrik alan ölçümlerinde istenen ölçü duyarlılığı 100 μV/km civarındadır.

Birbirine dik algılanan elektrik-manyetik alan mutlak genlikleri Cagniard bağıntısına göre görünür özdirenç değeri periyodun değişkeni olarak yazılır.

Grafik 3. Elektromanyetik dalgalar frekansla ters orantılı olarak yer içine etki ederler (Unsworth, 2002)

Grafik 4. Uzun periyotlu elektromanyetik dalgalar yer içine kısa periyotlu elektromanyetik dalgalara göre daha derine etki ederler.

Grafik 5. Manyetotellürik Sondaj Görünür Özdirenç Kesiti

Grafik 6. Manyetotellürik Sondaj Görünür Özdirenç Kesiti Ters Çözüm Sonucu

Grafik 7. Manyetotellürik Sondaj Görünür Özdirenç Kesiti Ters Çözüm Sonucu

Grafik8. Manyetotellürik Sondaj Görünür Özdirenç Kesiti Ters Çözüm Sonucu

KaynaklarAltun Y., 1990, Lahanos bakır-çinko yatağında yapılan arama ve değerlendirme çalıșmaları, Demir Export A.Ș., șirket

için raporu, pp:8. Bașokur A.T. 1994a. Definitions of apparent resistivity for the presentation of magnetotelluric sounding data.

Geophysical Prospecting. Vol. 42, p.141-149. Bașokur A.T. 1994b. Reply to Comment on ‘ Definitions of apparent resistivity for the presentation of magnetotelluric

sounding data ‘ by L.Szarka. Geophysical Prospecting. Vol. 42, p. 989-992. Bașokur, A. T., Kaya, C. and Ulugergerli, E. U. 1997a. Direct interpretation of magnetotelluric sounding data based on

the frequency-normalized impedance. Geophysical Prospecting. Vol. 43, p. 17-34. Bașokur A.T., Rasmussen, T.M., Kaya, C., Altun, Y., Aktas, K. 1997b. Comparison of induced polarization and

controlled source audio-magnetotellurics methods for the massive chalcopyrite exploration in volcanic area. Geophysics. Vol. 62, p. 1087-1096. Bașokur, A. T., 1999a, Properties of the magnetotelluric frequency-normalised impedance function over a layered

medium. Journal of the Balkan Geophysical Society, 2, 63-74. Bașokur, A. T. 1999b, Automated 1-D interpretation of resistivity soundings by simultaneous use of the direct method

and iterative methods, Geophysical Prospecting , 47, 149-177. Bașokur, A. T., 2003, Maden aramalarında elektrik ve elektromanyetik yöntemler, E-kitap

(htpp://geop.eng.ankara.edu.tr), 40 sayfa. Bașokur, A. T. and Candansayar, M. E. 2003. Enhacing VLF data for qualitative interpretation: An example of massive

chalcopyrite exploration. Leading Edge. Vol. 22, p. 568-570. Bostick F.X.Jr., 1977. A simple almost exact method of MT analysis, Appendix to workshop Report on Electrical

Methods in Geothermal Exploration, Department of Geo. and Geophy. Univ. of UTAH, pp:174-183. Cagniard L. 1953. Basic theory of magnetotelluric of geophysical prospecting, Geophysics. Vol.18, p. 605-635.