ANKARA ÜNİVERSİTESİ

FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ

YÜKSEK LİSANS TEZİ

NanoTEM ÖLÇÜ SİSTEMİ İLE ARKEOLOJİK YAPILARIN ARAŞTIRILMASI

Ahmet Tolga TOKSOY

JEOFİZİK MÜHENDİSLİĞİ ANA BİLİM DALI

ANKARA

2011

Her Hakkı Saklıdır

ii

TEZ ONAYI

Ahmet Tolga TOKSOY tarafından hazırlanan "NanoTEM Ölçü Sistemi ile Arkeolojik Yapıların Araştırılması" adlı tez çalışması aşağıdaki jüri tarafından 12.01.2011 tarihinde oy birliği ile Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeofizik Mühendisliği Anabilim Dalı’nda YÜKSEK LİSANS TEZİ olarak kabul edilmiştir.

Danışman : Doç. Dr. Mehmet Emin CANDANSAYAR

Jüri Üyeleri

Başkan : Doç. Dr. Hakkı Gökhan İLK

Üye : Doç. Dr. Selma KADIOĞLU

Üye : Doç. Dr. Mehmet Emin CANDANSAYAR

Yukarıdaki sonucu onaylarım

Prof. Dr. Orhan ATAKOL

Enstitü Müdürü

i

ÖZET

Yüksek Lisans Tezi

NanoTEM ÖLÇÜ SİSTEMİ İLE ARKEOLOJİK YAPILARIN ARAŞTIRILMASI

Ahmet Tolga TOKSOY

Ankara Üniversitesi

Fen Bilimleri Enstitüsü

Jeofizik Mühendisliği Anabilim Dalı

Danışman: Doç. Dr. Mehmet Emin CANDANSAYAR

Bu çalışmada, sığ araştırmalarda uygulama alanı artan çok hızlı geçici elektromanyetik

yöntemin (NanoTEM), arkeolojik yapıların araştırılmasında kullanılabilirliği

araştırılmıştır. Bu amaçla ölçü sistemi Kayseri Kültepe Höyüğü üzerinde arkeolojik

yapıların araştırılması için kullanılmıştır. Belirlenen iki alanda NanoTEM ölçüleri

alınmıştır. Yine NanoTEM ölçülerinin alındığı alanlarda Manyetik Gradyometre

ölçüleri de alınmıştır. NanoTEM ve Manyetik Gradyometre ölçülerinden elde edilen

haritalarda aynı yerlerde belirti vermişlerdir. Ayrıca, NanoTEM verilerinin yorumuna

göre kazı alanları önerilmiştir. Kazı sonuçları bu yöntemin arkeolojik alanlarda

kullanılabileceğini göstermiştir.

Ocak 2011, 54 sayfa

Anahtar Kelimeler: Jeofizik, NanoTEM, Manyetik Gradyometre, Arkeoloji, Kültepe Höyük

ii

ABSTRACT

Master Thesis

INVESTIGATION OF ARCHAELOGICAL SITES AND OBJECTS WITH NanoTEM MEASUREMENT SYSTEM

Ahmet Tolga TOKSOY

Ankara University

Graduate School of Natural and Applied Sciences

Department of Geophysical Engineering

Supervisor : Assoc. Prof. Dr. Mehmet Emin CANDANSAYAR

The suitability and usability of very fast Transient Electromagnetic (NanoTEM), which has increasing popularity, has been investigated for buried archeological target exploration in this study. For this purpose, measurement system was used in Kültepe Mound in Kayseri. NanoTEM data were collected in two separate areas. Magnetic gradiometer data were also collected in the same areas. The maps obtained from NanoTEM and magnetic gradiometer data showed similar anomalies. Several areas were suggested for excavation. The excavation results verified that the purposed measurement system could be used for investigation of archaeological areas.

January 2011, 54 pages

Key words: Geophysics, NanoTEM, Magnetic Gradiometer, Archeology, Kültepe

Mound

iii

TEŞEKKÜR

Bu çalışma sırasında bilgi ve deneyimini esirgemeyen danışmanım Doç. Dr. Mehmet

Emin CANDANSAYAR’a sonsuz teşekkürler.

Manyetik Gradyometre aletinin kullanımına izin verdiği için TKİ Genel Müdürlüğüne

ve kurumun Jeofizik Yüksek Mühendisi İsmail ERGÜDER’e yardımlarından dolayı

sonsuz teşekkürler.

NanoTEM alıcı ve verici halkalarını taşınması için tasarlanan el arabasının yapımında

yardımlarını esirgemeyen Nejat ULUSAL‘a ve Ulusal Kontrol Sistemleri Makine

Tasarım San. Tic. ve Ltd. Şti’ne teşekkürler.

Çalışmam sırasında manevi desteğini esirgemeyen sevgili eşim, annem ve babama

teşekkürlerimi sunarım.

Ahmet Tolga TOKSOY

Ankara, Ocak 2011

iv

İÇİNDEKİLER

ÖZET….. ........................................................................................................................... i

ABSTRACT ..................................................................................................................... ii

TEŞEKKÜR ................................................................................................................... iii

SİMGELER DİZİNİ ...................................................................................................... vi

ŞEKİLLER DİZİNİ ..................................................................................................... viii

ÇİZELGELER DİZİNİ ................................................................................................. ix

1. GİRİŞ ........................................................................................................................... 1

2. GEÇİCİ ELEKTROMANYETİK (TEM) YÖNTEM ........................................... 3

2.1 TEM Yönteminin Kuramı ........................................................................................ 5

2.1.1 Araştırma derinliği ve görünür özdirenç ............................................................. 6

2.2 Ölçülen Alanlar ......................................................................................................... 8

2.3 Ölçü Toplama Teknikleri ......................................................................................... 9

2.3.1 Düşey sondaj ölçü düzenekleri .............................................................................. 9

2.3.2 Profil ölçü düzenekleri ......................................................................................... 11

2.3.3 Kuyu içi ölçü düzenekleri .................................................................................... 13

3. NanoTEM ÖLÇÜSÜ ................................................................................................ 14

3.1 NanoTEM Verisinin Toplanması .......................................................................... 15

3.2 NanoTEM Verisinin Değerlendirilmesi ................................................................ 17

3.2.1 NanoTEM ölçülerine uygulanan süzgeçler ....................................................... 17

4. MANYETİK YÖNTEM ve GRADYOMETRE ÖLÇÜSÜ ................................... 23

5. ARKEOLOJİK BİR ALANDA NanoTEM UYGULAMASI ............................... 25

5.1 Çalışma Alanı .......................................................................................................... 25

5.2 NanoTEM Verilerinin Ölçümü ve Değerlendirilmesi ......................................... 26

5.3 NanoTEM Verilerinin Yorumlanması .................................................................. 31

5.3.1 “Alan-1” ölçülerinin yorumlanması ................................................................... 31

5.3.2 “Alan-2” ölçülerinin yorumlanması ................................................................... 35

6. NanoTEM VERİLERİ İLE GRADYOMETRE VERİLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI .......................................................................................... 38

7. SONUÇLAR .............................................................................................................. 40

KAYNAKLAR .............................................................................................................. 42

EKLER ………………………………………………………………………………...45

v

EK 1 NanoTEM ölçümü ve süzgeç uygulamaları ...................................................... 46

EK 2 Örnek TEM ve NanoTEM veri blokları ........................................................... 48

EK 3 Elektromanyetik Kuram ..................................................................................... 52

ÖZGEÇMİŞ ................................................................................................................... 54

vi

SİMGELER DİZİNİ

a Yarıçap (metre)

A Amper

A0 Katmanlı ortama ait çekirdek fonksiyonu

AR Alıcı halkanın alanı (metrekare)

AT Verici halkanın alanı (metrekare)

B Manyetik akı yoğunluğu (Weber/metrekare=tesla)

Bd Manyetik alanın zamana göre türevi

CSAMT Kontrol kaynaklı elektromanyetik yöntem

d Nüfuz derinliği (metre)

D Araştırma derinliği (metre)

DNT Dinamik NanoTEM

E Elektrik alan şiddeti (V/m)

EM Elektromanyetik

EMK Elektro motor kuvveti

FEM Frekans ortamı elektromanyetik

h Yükseklik (metre)

H Manyetik alan şiddeti (A/m)

Hx Manyetik alan x-bileşeni (A/m)

Hy Manyetik alan y-bileşeni (A/m)

Hz Manyetik alan z-bileşeni (A/m)

Hz Frekans (hertz)

I Akım (Amper)

J Elektrik akı yoğunluğu (A/m2)

LOTEM Uzun ofset geçicielektromanyetik

m Metre

ms Milisaniye(1s=103ms=106µs=109ns)

vii

MHz frekans (megahertz)

Rx Alıcı halka

t Zaman (milisaniye)

TEM Geçici elektromanyetik

Tx Verici halka

UXO Patlamamış mühimmat

Z Empedans

3B Üç boyutlu

τ Zaman sabiti

∆V Potansiyel fark

µ Bağıl manyetik geçirgenlik (Henry/metre)

µs Mikrosaniye (1s=103ms=106µs=109ns)

λ Tümleme değişkeni

ρa Görünür özdirenç (ohm-metre)

ρ Elektrik şarj yoğunluğu (c/m3)

σ İletkenlik (Seimens/metre)

Nabla operatörü

ε elektriksel geçirgenlik

pi sayısı

viii

ŞEKİLLER DİZİNİ

Şekil 2.1 Akım kesildikten sonra belirli zamanlarda akım çizgilerinin homojen ortamdaki davranışı . ........................................................................................... 4

Şekil 2.2 Akımın uygulandığı (t0) ve kesildiği anda (t2) akımın zamana göre davranışı . 6

Şekil 2.3 TEM yöntemi için araştırma derinliği, farz edilen 1 nV/m2 gürültü seviyesi, 100m x 100m ve 500m x 500m halkalar için kesin limitler gösterilmektedir. ... 7

Şekil 2.4 TEM dalga şekillerinin genelleştirilmiş şeması .. ............................................ 9

Şekil 2.5 TEM yönteminde sıklıkla kullanılan sondaj ölçü düzenleri . .......................... 10

Şekil 2.6 TEM yönteminde sıklıkla kullanılan Profil ölçü düzenekleri . ........................ 12

Şekil 2.7 TEM yöntemi kuyu içi ölçü düzeni . ............................................................... 13

Şekil 3.1 NanoTEM sisteminin (GDP-32, NT-20 ve NT bataryası) üç eksenli alıcı antenli kullanımı temel düzeneği. .. .................................................................. 15

Şekil 3.2 Araç üzerine monte edilmiş verici halka ve 3 eksenli (x, y, z) alıcı halkaların durumu. ............................................................................................................. 16

Şekil 3.3 İki Boyutlu ortanca süzgeç seçilen pencere +i ve +j yönünde hareket ettirilerek uygulama gerçekleşir. Sonuçta 12x12 lik dizey 10x10 lik dizeye dönüşür ...... 19

Şekil 3.4 Aynı profilde örnekleme aralıkları farklı olan iki yapay veriye uygulanan ortanca süzgeç ve kayan ortalama süzgeç karşılaştırması ................................ 20

Şekil 3.5 NanoTEM verisinin logaritmik azalım eğrisi şeklinde sunumu ...................... 21

Şekil 3.6 NanoTEM verisinin manyetik alan verisi profili şeklinde sunumu ................. 21

Şekil 3.7 NanoTEM verisinin harita şeklinde sunumu ................................................... 22

Şekil 5.1 Çalışma alanı yer bulduru haritası . ................................................................. 25

Şekil 5.2 Çalışma alanlarının konumları ......................................................................... 27

Şekil 5.3 Çalışma alanından bir görüntü. Ölçü düzeneği araç üzerine yerleştirilmiş 1m x 1m verici halka ve 0,5m x 0,5m alıcı halkalar şeklindedir. .............................. 28

Şekil 5.4 Çalışma alanında 12m x 12m lik verici halka içinde 1m x 1m lik alıcı halka ile birbirine paralel profillerde ölçüler alınmıştır. .................................................. 29

Şekil 5.5 Alıcı verici düzeni, 12m x 12m verici halka ve içinde hareket eden 1m x 1m alıcı halka .......................................................................................................... 29

Şekil 5.6 “Alan-1” normalleştirilmiş NanoTEM Z-bileşeni 18 ile 21. Pencereler arası büyüklük haritası ............................................................................................... 32

Şekil 5.7 “Alan-1” normalleştirilmiş NanoTEM Z-bileşeni 24 ile 31. Pencereler arası büyüklük haritası ............................................................................................... 33

Şekil 5.8 Manyetik Gradyomete ölçüsü sonucu elde edilen büyüklük haritası .............. 34

Şekil 5.9 “Alan-2” normalleştirilmiş NanoTEM Z-bileşeni 15 ile 20. Pencereler arası büyüklük haritası ............................................................................................... 35

Şekil 5.10 “Alan-2” normalleştirilmiş NanoTEM Z-bileşeni 22 ile 25. Pencereler arası büyüklük haritası ............................................................................................... 36

Şekil 5.11 “Alan-2” arkeolojik kazı sonrası görünümü .................................................. 37

Şekil 6.1.a. NanoTEM haritası b. manyetik gradient haritası……….. ........................... 38

ix

ÇİZELGELER DİZİNİ

Çizelge 5.1 NanoTEM ölçümlerinde kullanılan parametreler (1mx1m verici halka, 0,5mx0,5m alıcı halkalar) ................................................................................. 28

Çizelge 5.2 NanoTEM ölçümlerinde kullanılan parametreler (12mx12m verici halka, 1mx1m alıcı halka ............................................................................................. 30

1

1. GİRİŞ

Arama jeofiziği yüzeyde jeolojik olarak gözlemlenemeyen ancak yeraltında var olan

yapıların açıklanabilmesi için günümüzde sıklıkla başvurulan bir bilim dalı olmuştur.

Yeraltında var olan materyallerin elektrik özelliklerinden yararlanılarak özdirenç

yapılarının ortaya çıkarılmasında elektromanyetik (EM) yöntemlerin kullanılması bu

uygulamalardan biridir. Elektromanyetik yöntemler detektör ile küçük metal

parçalarının aranmasından Manyetotellürik (MT) yöntem ile kıta kabuk kalınlıklarının

araştırılmasına kadar olan geniş bir aralıkta kullanılabilmektedir.

Elektromanyetik yöntemler ile yer araştırmaları 1920 li yıllarda İskandinavya, Amerika

Birleşik Devletleri (ABD) ve Kanada’da genellikle ince örtülü ve yüksek özdirençli

birimlerin içinde yüksek farklılık oluşturan iletken metal yapıların belirlenmesi için

geliştirilmeye başlanmıştır.

1960’lı yılların başına kadar EM verici ve sürekli alıcı aletleri, pratik olarak tek frekans

olarak kullanılmıştır. Buna da frekans ortamı çalışması denilmiştir (FEM yada FDEM).

Geçici sinyallerin iletilmesi ve sistemin kapalı zamanlarında yer cevabının tespit

edilmesi ile ilgili olarak 1930’lu yıllarda birkaç deneme çalışması yapılmıştır (Statham,

1936; Hawley 1938) ve başarılı bir uygulama 1962’ye kadar kaydedilememiştir. İlk

olarak Barringer MPPO-1 yer geçici sistemi ile Sovyet Sosyalist Cumhuriyetler

Birliği’nde (SSCB) havadan yaptığı çalışmalarda ve Newmont Araştırmanın EMP

sistem yer ekipmanı ile başarılı bir uygulama gerçekleştirmiştir (Dolan 1970).

TEM yöntemi ilk olarak SSCB, ABD ve Kanada’da petrol, doğalgaz ve jeotermal

araştırmalar için kullanılmaya başlanmıştır. 1970’li yılların başından sonra ise zaman

ortamı sistemlerin geliştirilmesinde etkileyici ilerlemeler olmuş ve yöntem

yaygınlaşmaya başlamıştır. Bunda, yöntemin kuramsal esaslarının ortaya konmasının

(Kaufmann ve Keller 1983, Raiche 1984, Ward ve Hohmann 1988) ve elektronik ile

bilgisayar teknolojisinin ilerlemesinin payı büyüktür.

Yöntem son yıllarda, metalik maden yataklarının aranması (Buselli ve O’Neill 1977),

yer altı suyu araştırmaları (Fittermann ve Stewart 1986, Buselli vd. 1988, McNeill 1990,

2

Meju vd.1999, Soupios vd. 2009), çevre jeofiziği uygulamaları (Hoekstra ve Blohm

1990, Mauldin-Mayerle vd. 1998, Fainberg vd. 1998), altın aramaları (Aktarakçı vd.

1997), deniz suyu girişiminin haritalanması ve hidrojeolojik araştırmalar (Kafri ve

Goldman 2005, Christensen ve Sørenson 1994, Descloitres vd. 2000, Danielsen vd.

2003, Sørensen vd. 2005) gibi alanlarda kullanılmaktadır.

Son yıllarda TEM yönteminde verilen akımın çok hızlı kapanmasını sağlayan ölçü

sistemleri geliştirilmiştir. Bu sistemi ilk olarak Zonge firması geliştirmiş ve

"NanoTEM" ölçü sistemi olarak isimlendirmiştir. Bu ölçü sisteminde çok erken

zamanda ölçü alınabilmekte, dolayısıyla yüzeyden ilk 1-2 metre derindeki gömülü

yapılar araştırılabilmektedir. Yöntem patlamamış mühimmat (unexploded ordonence-

UXO) aramaları için geliştirilmiştir (Pasion ve Oldenburg 2001, Pasion vd. 2007, Song

vd. 2009).

Bu çalışmada NanoTEM ölçü tekniğinin arkeolojik alanlarda kaya duvar, oda vb.

yüksek özdirençli yapıların araştırılmasında kullanılabilirliği incelenmiştir. Tez

kapsamında öncelikle TEM yönteminin fiziksel temelleri verilmiştir. Daha sonra

NanoTEM ölçü tekniği tanıtılmıştır. NanoTEM ölçülerinde belirtileri belirginleştirmek

için kullanılabilecek "ortanca (median)" ve "kayan ortalama (moving average)"

süzgeçlerinin başarısı yapay veriler üzerinde gösterilmiştir. Tez kapsamında, hızlı

NanoTEM ölçüsü alabilmek için alıcı ve verici halkayı taşıyan bir araba geliştirilmiştir.

Daha sonra arkeolojik bir alanda yapılan NanoTEM uygulaması anlatılmıştır. Arazi de

ölçülen NanoTEM verilerinin sonuçları aynı alanda topladığımız Manyetik gradyometre

verileri ile karşılaştırılmıştır. Yöntemin başarısı kazı sonuçları ile gösterilmiştir. Son

olarak bu çalışmadan elde edilen sonuçlar tartışılmıştır.

3

2. GEÇİCİ ELEKTROMANYETİK (TEM) YÖNTEM

Geçici Elektromanyetik (Transient Electromagnetic-TEM) Yöntem zaman ortamı EM

(Time–Domain Electromagnetic, TDEM) yada sinyal EM (pulse EM-PEM, EMP)

yöntem olarak da isimlendirilir. Yöntem ekonomik amaçlı doğal kaynakların

aranmasından yerkabuğunun hem derin hem de sığ kesimlerinin incelenmesinde

kullanılan bir jeofizik yöntemdir.

TEM Yöntemi düşey derinlik sondajı ya da profili şeklinde kullanılabilir. Ekipmanları

alıcı ve vericiden oluşmaktadır. Bunlar tek kutuda taşınabildiği (verici için güç kaynağı

ile birlikte) gibi ayrı verici ve alıcıdan da oluşabilir. Araştırma derinlikleri 10’lu

metrelerden başlayıp 1000 metrenin üzerine ulaşılabilir. Bu da verici halka boyuna,

verici halkada kullanılan güç kaynağına ve çevresel gürültü seviyesine bağlıdır.

TEM Yönteminde yerin elektrik özelliklerinin incelenmesi için, araştırmanın amacına

göre seçilen yapay bir kaynak ile bir halkadan değişken (alternatif) akım geçirilir.

Yöntem akımın kesilmesinden sonra oluşan uyartım (Eddy yada induction) akımlarının

zamana karşı ölçülmesi prensibine dayalı olarak çalışır. Bu ölçümlerde elde edilen

sönüm eğrisi yeraltında bulunan yapılar hakkında bilgi vermektedir.

Günümüzde genellikle kare yada dikdörtgen şeklindeki verici halka tercih edilmektedir.

Boyutu ise istenen araştırmanın derinliğine ve ölçülecek sahanın boyutuna bağlıdır. Bu

halka ile oluşturulan uyartım akımları ortamın özelliğine göre aşağı ve yanlara doğru

yayılım gösterirler (Şekil 2.1). Akü kaynaklı verici, halka tipine bağlı olarak 5 ampere

kadar akım üretebilirken, Jeneratör kaynaklı yüksek enerjili vericiler 50 amperden fazla

akım üretebilir. Akım değişen kutuplarla açılır ve kapanır. Alıcı sadece ikincil alanların

mevcut olduğu kapalı dönemlerde ölçüm yapar. Enerji sinyali akımın kapalı olduğu

dönemde yere uygulanır ve alıcı halkasında yada manyetik bobin anteninde içinde

oluşan voltaj yer içinde yayılan uyartım enerjisi olarak ölçülür (Anonymous 2007).

4

Şekil 2.1 Akım kesildikten sonra belirli zamanlarda akım çizgilerinin homojen ortamdaki davranışı (McNeil 1990)

Madencilik uygulamalarında sönümlenen dalga biçimlerinde, genellikle 30

mikrosaniyeden 100’lü milisaniyelere kadar değişen zaman aralıkları veya gecikmeler

görülür. Sığ mühendislik uygulamaları için zaman penceresi mikrosaniyelerden belki 10

milisaniyelere kadar değişebilir. Her bir bozulan dalga biçimi logaritmik aralıklı veri

noktaları (zaman pencereleri) ile ölçülebilir bu da göreceli düzgün derinlik ölçülerini

verir. TEM ölçüleri bir istasyonda bir kere yapılır. Ölçümler her geçici akımın tek bir

frekans ölçüsünün geniş spektrumuna eşit olduğundan çok hızlıdır.

Tam zaman hassasiyetini elde etmek için ölçülen yanıtın mikrosaniye boyutunda olması

gerekir. Bunun için alıcı vericinin aynı frekansta çalıştırılması, senkronize edilmesi ve

aynı anda zamana çevrilmesini gerektirir. Bu alıcı ve vericinin direk olarak birbirine

bağlanması ile yapılır yada her birimdeki çok hassas, az sapmalı kristal sayaç kullanılır.

5

2.1 TEM Yönteminin Kuramı

Vanyan 1967 ve Kaufman ve Keller 1983 TEM yönteminin temel kuramları için

incelenebilir. Yöntemle ilgili olarak Weidelt (1985), Ward ve Hohmann (1988), Petry

(1987) ile Boerner (1992) ve özellikle LOTEM ile ilgili olarak Strack (1985)

çalışmalarda bulunmuşlardır.

TEM yönteminde yer içinde oluşan ikincil manyetik alanların zamana bağlı türevi,

zamanın fonksiyonu olarak ölçülür. TEM ölçümlerinde, kullanılan alıcı ve verici

halkalarının alanları ölçüm anında sabit tutulmaktadır.

Manyetik alanın zamana göre türevi ve alıcı halkada ölçülen potansiyel farkı arasında

, i=x,y veya z (2.1)

şeklinde bir bağıntı yazılabilir. Burada ∆V milivolt cinsinden potansiyel fark, AR alıcı

halkanın metrekare cinsinden kapladığı alandır. Alıcı halkada Eddy akımlarından dolayı

oluşan gerilim farkı ile manyetik alanın zamana göre türevi arasındaki ilişki ve I akım

olmak üzere karşılıklı empedans

(2.2)

bağıntısı ile hesaplanabilir. Veri işlem aşamasında çeşitli zaman aralıklarında ölçülen

geçici alan değerleri görünür özdirenç değerlerine çevrilir ve çeşitli yorum teknikleri ile

yeraltına ait bilgiler (katman kalınlıkları, özdirençler, vs.) elde edilmeye çalışılır.

Ölçülen Bd değerleri azalan eğri niteliğindedir (Özurlan ve Ulugergerli 2005).

Şekil 2.2 de iletken bir tel üzerine akım uygulandığında, akımın zamana göre davranışı

verilmiştir. t0 anında verilen akımın en yüksek değerine ulaşması için t1 gibi bir zamanın

geçmesi gereklidir. Benzer şekilde akımın kesildiği t2 anında da akımın sıfır olması

mümkün değildir. Bu durumda t2’ den akımın sıfır olduğu t3’e kadar geçen süreye yokuş

zamanı (ramp time) denilmektedir. Ölçümlerin sağlıklı olarak değerlendirilmesi için

yokuş etkisinin hesaba katılması gerekmektedir.

6

Akım

Zamant0 t1 t2 t3

Yokuş Zamanı

Şekil 2.2 Akımın uygulandığı (t0) ve kesildiği anda (t2) akımın zamana göre davranışı

Yokuş etkisi, ölçü aletlerinde farklı örnekleme aralıklarının kullanılması sebebiyle,

akım fonksiyonunun normalleştirilmesi aşamasında kullanılan cihaza göre farklılıklar

göstermektedir. Bu konuda Raiche (1984) tarafından kuramsal yaklaşımlar verilmiştir.

2.1.1 Araştırma derinliği ve görünür özdirenç

TEM ölçümlerinde nüfuz derinliği yaklaşık olarak 2.3 bağıntısı ile hesaplanabilir.

(2.3)

Araştırma derinliği ise 2.4 bağıntısı ile yaklaşık olarak bulunabilir.

(2.4)

Burada ohm-metre cinsinden görünür özdirenç , milisaniye cinsinden zamandır.

Bu değerler tabakalı yeraltı için geçerlidir ve verici halka boyundan bağımsızdır

(Anonymous 2007).

Burada araştırmanın en büyük derinliği için teorik sınır yoktur. Ancak uygulamada

ölçülen en küçük sinyalin genliğiyle belirlenir. Verici halkanın boyutu, kullanılan akım

7

(yere gönderilen enerji), alıcı sistemin hassasiyeti ve ortamın gürültüsü araştırmanın

maksimum derinliğine etki eder. Şekil 2.3 da bu parametreler her 1 nV/m2 genel arka

plan gürültü seviyesi nomografisinde özetlenmektedir

Şekil 2.3 TEM yöntemi için araştırma derinliği, farz edilen 1 nV/m2 gürültü seviyesi, 100m x 100m ve 500m x 500m halkalar için kesin limitler gösterilmektedir (Fitterman 1989 dan uyarlanmıştır).

Genel bir kural olarak, geniş halkalar için araştırma derinliği, verici halkasının çapının 1

ila 2 katı arasındadır. Araştırma derinliği, yalıtkan zeminlerde halka çapının yaklaşık iki

katı çok iletken zemin üzerinde ise bir halka çapına yakındır. Bu varsayımların

tamamında verici akımları ve arka plan gürültüleri ihmal edilmiştir. Küçük halkalar için

(10,20,40m) araştırma derinliği halka çapının 4 yada 5 katına erişir (Anonymous 2007).

TEM ölçü sisteminde tek bir görünür özdirenç değeri elde etmek mümkün değildir.

Erken zaman ve geç zaman için görünür özdirenç değerleri sırasıyla 2.5 ve 2.6 bağıntısı

ile verilmiştir.

8

(2.5)

(2.6)

Burada ρa görünür özdirenç (ohm-metre), a vericinin yarıçapı (metre), AR alıcı halkanın

alanı (metrekare), µ manyetik geçirgenli (Henry/metre), t zaman (milisaniye), Z

empedanstır (Özurlan ve Ulugergerli 2005)

2.2 Ölçülen Alanlar

TEM ölçü sistemlerinde, dikdörtgen şeklinde yere serilen kablonun içinden geçen

değişken akımın oluşturduğu manyetik alan yer içine doğru yayılır. Bu durum, enerjinin

yer içine gönderilmesi ve kablo halkada çok hızlı değişen akım tarafından iletken yapı

içinde kuplajı oluşturur. Uyartım sonucu çıkan elektromotor kuvveti (EMK) birincil

manyetik alanın değişiminin zamana oranıdır. Buna karşılık EMK iletken materyallerde

materyalin iletkenliği oranında sönümlenen akım üretir. İndüklenen akım kötü

iletkenlerde (orta özdirençli) çok çabuk sönümlenir, akımlar iyi iletkenlerde (çok düşük

özdirençli) yavaş sönümlenir ve çok kötü iletkenlerde ölçülebilecek indüksiyon akımı

oluşmaz.

Genelde TEM yöntemi için ölçülen parametre manyetik alan değişiminin zamana oranı

ya da halka veya bobin manyetometresinde indüklenen gerilimdir. Bu tip

manyetometreler frekansla doğru orantılı frekans ortamı yanıtı içerir. Örneğin;

manyetik alanın frekansı ikinin katları şeklindeyse manyetometreden ölçülen sinyalin

genliği de ikinin katları şeklinde artar.

Bazı TEM sistemleri, özellikle UTEM ve LOTEM de özel tipte araştırmalar için

elektrik alan verisi de toplanır.

9

Şekil 2.4 TEM dalga şekillerinin genelleştirilmiş şeması (Anonymous 2007).

Şekil 2.4 ideal verici ve alıcı dalga şekillerinin genlik-zaman grafiğini kabaca şematik

olarak göstermektedir. Burada verici halkadaki akımların açma ve kapama sırasındaki

enerjinin uyartımları ele alınmıştır. İyi analiz ve veri modeli için akımın kapanma

zamanının kontrolü önemlidir. Üretilen EMK, akımın maksimum genliği ve ne kadar

hızlı kapandığı ile orantılıdır. Ayrıca akım daha hızlı kesildiğinde daha sığ bir araştırma

yapılabildiği, erken zamanlarda alıcının eşit hızla örnek aldığı varsayılır.

2.3 Ölçü Toplama Teknikleri

Ölçüler düşey sondaj ölçü düzenekleri ve profil ölçü düzenekleri şeklinde çalışmanın

amacına göre dizayn edilerek alınır.

2.3.1 Düşey sondaj ölçü düzenekleri

Düşey sondaj düzeninde genelde bir kenarı 50-300 metre genişlikte olan kare halka

kullanılır. Fakat bu değer araştırmanın tipine ve lazım olan derinliğine bağlı olarak

10’lu metrelerden başlayıp kilometreleri bulabilir. Geniş halkalar çok derin

10

araştırmalara olanak sağlar ancak kurulumu çok zahmetli ve kullanışsızdır. Genellikle

kullanılan üç tip ölçü düzeneği vardır.

a) İç (merkez) halka düzeneği, bu dizilimde verici büyük bir halkayı, alıcı ise verici

halkanın merkezine yerleştirilmiş küçük halkayı yada mumetal/ferrite çekirdekli

anteni kullanır (Şekil 2.5 a).

b) Tek halka düzeneği, burada verici ve alıcı aynı halkayı kullanır. Bu ölçü düzeneği

yalnız alıcı/verici alıcının direkt olarak vericinin çıkışına bağlanmasına olanak tanır

(Şekil 2.5 b).

c) Çift halka düzeneği, bunun için verici ve alıcı birbirine paralel ve küçük mesafede

ofsetli olarak yerleştirilmiş halkaları kullanır (Şekil 2.5 c).

Şekil 2.5 TEM yönteminde sıklıkla kullanılan sondaj ölçü düzenleri (Anonymous 2007 den uyarlanmıştır)

11

Yukarıdaki üç ölçü düzeneğinde, genellikle düşey alan (z) bileşeni ölçülür. Ölçülen

veriler sıklıkla genlik ile zaman gecikmesi çizimi, derinlik özdirenç kesiti yada sabit

gecikme zamanında genlik profili gibi şekillerle sunulur.

Düşey sondaj dizilimleri, 3-B nesnelerin ölçüme etkisi olmadığından tabakalı yeraltı

bölgesinde çok daha kullanışlıdır. Bu yüzden diğer halka geometrileri özel problemler

için kullanılabilir.

2.3.2 Profil ölçü düzenekleri

Üç tip temel profil dizilimi vardır. Bunlar ;

a) Sabit halka (fixed-loop): Sabit bir geniş verici halkasıyla bu halkanın bir

kenarından dik yönde hat boyunca hareket eden bir alıcıyla ölçü alınır (Şekil

2.6.a).

b) Hareketli halka (moving loop): Ayrık halka (separated loop), halka halka(loop-

loop) yada slingram olarakta isimlendirilebilir. Bu ölçü düzeneğinde genellikle

benzer boyuttaki verici halka ve alıcı halka en az bir halka çapı kadar aralıklı olarak

profil boyunca birlikte hareket ettirilerek ölçü alınır (Şekil 2.6.b).

c) LOTEM (uzun ofset TEM-Long offset TEM): Alıcı hatlarından uzak bir mesafede

topraklanmış dipol verici kullanarak ölçüm yapılır. Yapay kanyaklı audio-

manyetotellürik (CSAMT) yöntemine çok benzerdir (Şekil 2.6.c).

Yukarıda tartışılan Sondaj diziliminde olduğu gibi profil diziliminde her zaman

manyetik alanın düşey (Z) bileşenini ölçülür. Genellikle manyetik alanın bir yatay (X)

bileşeni de profil hattının yönüne paralel doğrultuda alınarak ek bilgi elde etmek

amacıyla ölçülür.

Dikdörtgen verici halkadan oluşan sabit halka dizilimi için standart bir ölçü düzeneği

olarak uzun kenarı hedef iletkenin tahmini doğrultusuna paralel 300x600 metrelik bir

halka önerilebilir. Araştırma hatları verici halkanın uzun kenarına ve jeolojik doğrultuya

12

dik yönedir. Bu verici halkasının dışında, iletken yapıların dik eğimli ve dar yerlerinde

maksimum kuplaj sağlanır (Şekil 2.6.a).

Şekil 2.6 TEM yönteminde sıklıkla kullanılan Profil ölçü düzenekleri (Anonymous

2007 den uyarlanmıştır)

Alıcı hatları verici halkasının içinden dışına doğru verici hattın genişliğinin iki katı

kadar uzatılır. Verici halka boyu, maksimum enerji için olası en geniş halka ile yayıldığı

alan arasında uyumlu olmalıdır ve verimli bir serim mantığı için gereklidir.

Hareketli halka ölçü düzeneği doğrultuya dik gittiğinde düşey dayk tipi yapılarda iyi

indüklenir. Bu dizilim küçük halkaları ile arazide kullanımı en kolay dizilimdir

(Şekil 2.6.b).

13

2.3.3 Kuyu içi ölçü düzenekleri

En yaygın kullanılan kuyu içi ölçü düzeneği, bir yada daha fazla verici halkasının

yüzeyde kuyu çevresine, alıcı manyetometrenin de kuyu içine yerleştirilmesinden oluşur

(Şekil 2.7). Genellikle çoklu halkalar iletken yapıların bulunduğu yerin bulunmasını

denemek için kuyu içinin bir kenarına yakın bulunmalıdır. Eğer üç eksenli

manyetometre gerekliyse yalnız bir yüzey verici bobine ihtiyaç vardır.

Şekil 2.7 TEM yöntemi kuyu içi ölçü düzeni (Anonymous 2007 den uyarlanmıştır)

Uygulamada, 100x100 metre halkalar kuyu içi derinliği yaklaşık 400 metre olan

ortamlarını incelemek için kullanılabilir. Daha derin kuyular için genellikle 1 e 3 halka

boyu derinlik oranı kullanılır. Örneğin 1000 metrelik loga sahip kuyu için 300 metre

veya daha fazla yüzey halkası seçilmelidir. Bu değer iletken ortamlarda 1 e 2 oranına

düşebilir.

Özel durumlar için farklı konfigürasyonlar tasarlanabilir. Temel düşünce ilgilenilen yapı

içine maksimum kuplaj oluşumu için verici halkanın yönlendirilmesidir.

14

3. NanoTEM ÖLÇÜSÜ

TEM yönteminin sınırlamalarından birisi iletilen (transmited) sinyalin uzun kesme

(turn-off) zamanıdır. Bu da sığ araştırmalar ve yüksek özdirençli sahalar için yöntemin

etkili kullanımını engellemektedir. Çok sığ bilgiler elde etmek için, elektronik yada

kablo (Loop) halkalarının kendi salınımları veya ‘ringing’ olmadan, iletilen sinyalin çok

hızlı bir şekilde sıfıra gitmesi gerekmektedir. Sığ araştırmalarda erken kesme zamanı ile

ölçü alabilen ilk TEM sistemini Zonge firması geliştirmiştir (Carlson ve Zonge, 2003).

Geliştirdikleri ölçü sistemini "NanoTEM" olarak isimlendirmişlerdir.

TEM ölçümlerinde verici halkanın kenar uzunluğuna bağlı olarak kapanma süresi

yaklaşık 50 µs dir. Bu değere anten gecikmesi ve yokuş zamanı da eklendiğinde

yaklaşık 100-150 µs gibi bir değere ulaşılmaktadır. Buna karşılık NanoTEM ölçü

sisteminde verici halkanın boyuna bağlı olarak yaklaşık 1,5 µs gibi çok kısa bir sürede

verici halka kapanabilmektedir. Bu süreye Anten gecikmesi ve yokuş zamanı

eklendiğinde 4,5 µs gibi kısa bir zaman elde edilmektedir. Ayrıca NanoTEM

ölçümlerinde kısa örnekleme zamanları ile çok erken zamanda kayıt yapmak

mümkündür. EK 2 de TEM ve NanoTEM ölçülerini karşılaştırma amaçlı iki örnek veri

verilmiştir.

Nano TEM ölçümünde alıcı halka tarafından 1 µs ile 1900 µs aralığında değişen geçici

veriler 31 gecikme zamanında kaydedilir, geçicilik her saniyede 32 defa kaydedilir,

böylece yüksek çözünürlüklü veri alınabilmektedir.

NanoTEM ölçü sistemi, verici ve alıcı halka boyutlarının değişmesi ve esnek

olmasından dolayı, değişik türde araştırmalarda kullanılabilir. İncelemelerde 40 metre

(40m x 40m) verici halkası ve 5 metre (5m x 5m) alıcı halkası kullanılarak yüksek

özdirençli sahada görünür özdirenç verisi toplanır. Yine aynı sistem kullanılarak bir 10

metre (10m x 10m) verici halkası ve 1 metre (1m x 1m) alıcı halkası ile küçük metalik

nesnelerin yerleri belirlenebilir.

Şekil 3.1 de üç eksenli sabit halka NanoTEM ölçü düzeni görülmektedir. Genellikle altı

metreye altı metrelik alan, verici halkası için bir metreye bir metre olarak karelaj yapılır

ve her istasyonda okuma yapılır.

15

Şekil 3.1 NanoTEM sisteminin (GDP-32, NT-20 ve NT bataryası) üç eksenli alıcı antenli kullanımı temel düzeneği (Anonymous 2007).

NanoTEM yöntemi günümüzde atık saha bölgelerinin belirlenmesinde, sığ yeraltı suyu

araştırmalarında, UXO araştırmalarında, mühendislik uygulamalarında, boşluk

araştırmalarında, metal aramalarında, yeraltı depolama tanklarının bulunmasında ve

çevresel araştırmalarda kullanılmaktadır. Bu çalışmaların hepsinde iletken yapı veya

cisimler aranmıştır. Şimdiye kadar, gömülü kayadan yapılmış duvarlar, mezar odaları

gibi arkeolojik yapıların aranmasında bu yöntem kullanılmamıştır.

3.1 NanoTEM Verisinin Toplanması

NanoTEM verisi TEM ölçümünde uygulanan ölçü düzenekleri kullanılarak toplanabilir.

TEM yönteminden farklı olarak Zonge Mühendislik tarafından geliştirilen yazılım

(DynanoTEM) ve ekipmanlar sayesinde alıcı halkaların bir el arabasına monte

16

edilmesiyle sürekli ölçü almak mümkün olmaktadır. Ayrıca üç manyetik alan bileşeni

ve bir zaman bileşeni olarak 4 boyutlu veri toplamak artık mümkün olmaktadır (Şekil

3.2).

Şekil 3.2 Araç üzerine monte edilmiş verici halka ve 3 eksenli (x, y, z) alıcı halkaların durumu.

Arazi de alınan ölçülere gürültüler karışmaktadır. Özellikle enerji hatlarından

kaynaklanan gürültüler (50Hz yada 60Hz) ve diğer gürültüler (örneğin boru hattı

katodik korumasından gelen 120 Hz) problem olabilirler. Bu gürültülerin ayıklanması

için çok hassas frekanslı kristal sayaçlar (4,980736 MHz) kullanılmaktadır (Mauldin-

Mayerle vd. 1998). Türkiye ve Avrupa kentlerinde kullanılan elektrik akımının frekansı

50 Hz’ dir. Buna göre alınan ölçülere bu frekanslar ve harmoniklerinin gürültü olarak

karışmaması için ülkemizde 2 Hz tekrarlama oranında TEM verisi toplanmamalıdır.

Elektrik akım frekansı 60 Hz olan ülkelerde ise 4 Hz tekrarlama oranında TEM verisi

toplanmamalıdır.

17

NanoTEM ölçümünde araştırmanın amacına göre kullanılacak dizilim şekline karar

verilmelidir. Örneğin güçlü iletkenlerin köşe noktalarının belirlenmesi gereken

projelerde sabit halka dizilimi iç halka dizilimine göre daha iyi sonuç vermektedir.

Karşıt olarak hedef yada hedeflerin verici halkaya göre küçük olması halinde, iç-halka

TEM dizilimi özellikle derin metal detektörü gibi kullanıldığında daha kullanışlıdır.

3.2 NanoTEM Verisinin Değerlendirilmesi

NanoTEM ölçümlerinde genellikle manyetik alanın z-bileşeni ölçülür. Laboratuar

testleri ve arazi çalışmaları, NanoTEM ölçülerinde yatay bileşenlerin de ölçülmesinin

hedefin karakterini belirlenmesinde faydasını göstermiştir. Örneğin, öncel

çalışmalardaki x-bileşeni (ölçü sisteminin ilerleme yönündeki yatay alan bileşeni)

küçük üç-boyutlu (3-B) hedeflerin çizgisel yapılardan ( gömülü boru hattı yada enerji

hattı gibi) ayrımını göstermiştir. Güncel çalışmalar bu özelliği geliştirmiş, özellikle

gelişi güzel dağılmış UXO arama projelerinde potansiyel mühimmat ve patlayıcı

dağılımı ve yoğunluğunun istatistiksel olarak tahmininin belirlenmesinde kullanmıştır

(MacInnes vd. 2007).

Bu çalışmada kullanılan donanım ve bulunması hedeflenen yapı karakterlerinden dolayı

Z-bileşeninde ölçüler alınmış ve değerlendirilmiştir. Alınan ölçüler genellikle ham

verinin normalleştirilmiş hali ile değerlendirilir. Ayrıca alınan ölçülere çeşitli süzgeçler

uygulamak mümkündür.

3.2.1 NanoTEM ölçülerine uygulanan süzgeçler

NanoTEM ölçülerine genellikle "Ortanca (Median)" ve "Kayan Ortalama (moving

Average)" süzgeci uygulanmaktadır. Yapay bir veri üzerinde bu iki süzgecin davranışı

aşağıdaki incelenmiştir.

Ortanca süzgeç bir dağılımda tek başına ortaya çıkan ani değişimleri bastırmak için

kullanılan sayısal bir süzgeçtir. Yani bir spektrumda çeşitli nedenlerden ötürü ani

18

çıkıntılar veya sivrilmeler varsa bu çıkıntı ve sivrilmeleri bastırır. Bu özelliğinden

dolayı hem tek boyutlu dizilerde veya spektrumlarda, hem de iki boyutlu dizilerde (veya

görüntülerde) oluşan nokta biçimindeki gürültüleri bastırmak için kullanılır. Ortanca

işlemi, matematik ve istatistikte küçükten büyüğe (veya büyükten küçüğe) sıralı bir

dizinin orta değeridir. Eğer dizide eleman sayısı tekse dizi sıralandıktan sonra ortadaki

değer, dizi eleman sayısı çiftse ortadaki iki değerin ortalaması ortancayı verir.

Bir dağılıma ortanca süzgecin uygulanması kayan pencere ile yapılmaktadır. Genellikle

pencere genişliğinin tek sayıda olması tercih edilmektedir. Eleman sayısı N olan bir Si

spektrum dizisi için tek sayı olan n<<N genişlikte bir pencere alınsın. Bu durumda ilk

olarak n2=(n-1)/2 tanımı ile pencere ikiye bölünür. Dizinin i inci noktası için nL=i-n2

ile nU=i+n2 arasındaki n elemanı küçükten büyüğe sıralarsak ortadaki değer ortancadır.

Aynı işlem i+1, i+2, i+3,….,N için tekrarlanacaktır. Ancak spektrumun başında

pencerenin başında ve sonunda eleman olmayacağından, sadece olan elemanların

ortanca değeri alınacaktır.

Eleman sayısı tek olan bir pencere içindeki elemanlar sıralandıktan sonra ortadaki değer

pencere ortasındaki değer ile yer değiştirilecektir. Dizinin başında ve sonunda, istisna

olarak pencere eleman sayısı eksik ve çift sayı olacaktır. Bu durumda sıralama

yapıldıktan sonra pencerenin, dizi elaman değerine karşılık gelen elemanı

değiştirilmektedir.

Ortanca süzgeçte pencere genişliği önemlidir. Tek sayı olması işleme kolaylık sağlar.

Bunu yanında, dizi eleman sayısına bağlı olarak pencerenin küçük alınması yeterli

süzme işlemini yapmamasına veya gereğinden büyük alınması spektrumda bozulmalara

neden olur.

İki boyutlu ortanca süzgeçte de benzer şekilde ani olayları bastırmak hedeflenmektedir

(Şekil 3.3). Örneğin pencere genişliği 3x3 olan bir ortanca süzgeç uygulandığında,

pencere içine giren 9 eleman küçükten büyüğe sıralanacak ve bulunan ortanca değeri

pencerenin ortasındaki eleman ile yer değiştirecektir daha sonra pencere +i yönüne bir

adım kaydırılarak işlem tekrarlanacaktır. Aynı işlem +j yönünde de uygulanarak tüm

19

dizeyin süzgeç işlemi gerçekleştirilecektir. Bu süzgeç uygulandığında dizeyin

kenarlarında kalan elemanlar herhangi bir yer değiştirmeye tabi olamayacağından veri

kaybı oluşacaktır. Bu kaybı engellemek için kenar elemanların asıl değeri sabit tutularak

kullanılabilir.

Şekil 3.3 İki Boyutlu ortanca süzgeç seçilen pencere +i ve +j yönünde hareket ettirilerek uygulama gerçekleşir. Sonuçta 12x12 lik dizey 10x10 lik dizeye dönüşür

Bir dağılımdaki saçılmaları azaltmanın bir yolu da yuvarlatma işlemidir. Bu işlem için

"kayan ortalama (moving average)" süzgeç kullanılabilir. Basit kayan ortalama, seçilen

bir penceredeki değerlerin aritmetik ortalamasının pencerenin orta noktasına yazılması

ilkesine dayanır.

Seçilen pencerenin genişliği yuvarlatmanın derecesini belirler. Örneğin, küçük seçilen bir pencerede elde edilen sonuç ilk veriye yakınken süzgeç penceresi genişletildikçe daha fazla yuvarlatma işlemi gerçekleşir ve ilk veriden uzaklaşılır.

Şekil 3.4 Aynı profilde örnekleme aralıkları farklı olan iki yapay veriye uygulanan

ortanca süzgeç ve kayan ortalama süzgeç karşılaştırması

de aynı profil boyunca alınan, örnekleme aralıkları farklı iki ölçüme uygulanmış ortanca

süzgeç ve kayan ortalama süzgeç sonuçları verilmiştir. Sol kolonda (kırmızı) 1 m ölçü

aralıklı, 50 ölçü noktalı seri ile sağ kolonda (mavi) 0.5 m ölçü aralıklı, yapay veri

gösterilmiştir. Her iki seriye de 3 nokta pencere genişlikli süzgeçler uygulanmıştır.

20

Şekil 3.4 Aynı profilde örnekleme aralıkları farklı olan iki yapay veriye uygulanan

ortanca süzgeç ve kayan ortalama süzgeç karşılaştırması

Verilerde bir dizi içinde tek başına olan yükseliş ve düşüşler gürültü olarak

değerlendirilmekte ve veriden uzaklaştırılmak istenmektedir. Şekil 3.4 de gösterilen

yapay veride 18. ve 34. noktalarda aykırı değerler görülmektedir ve bunlar gurultu

olarak yorumlanmaktadır. dx=1 m olan veriye (soldaki) ortanca süzgeç uygulandığında

saçılan noktalar (18 ve 34. noktalar) veriden atılmıştır. Bunun yanında küçük nesnenin

etkisi de nispeten azalmıştır. Yani saçılan nokta dışında belirti olabilecek noktalarda

etkisini kaybetmeye başlamıştır. Veriyi örnekleme aralığı dx=0,5 m (sağdaki) olarak

alıp ortanca süzgeç uygulandığında saçılan noktaların kaybolduğunu ve modelde

görülen nesnelerin etkilerinin nispeten daha baskın hale geldiğini görmekteyiz. Bu da

toplanan verinin örnekleme aralığının seçiminin önemini göstermektedir. Bu tür

verilerde uygun pencereli kullanıldığında ortanca süzgeç çok faydalı olmaktadır.

21

Kayan ortalama süzgeçte ise her iki veri grubunda da saçılan noktalar veriden atılmak

yerine, ortalamaya katıldığı için bu bölümler bir belirti olarak kalmaya devam etmiştir.

Gürültü olarak nitelendirilen kısımlar bir belirti gibi gözükmeye başlamıştır (Şekil 3.4).

Alınan NanoTEM ölçüleri sondaj eğrileri (logaritmik azalım eğrisi) şeklinde

(mikrovolt/amper-mikrosaniye) (Şekil 3.5), manyetik alan verisi profil eğrisi şeklinde

(mikrovolt/amp - metre) (Şekil 3.6) veya paralel hatlar boyunca ölçülmüş tüm ölçü

noktalarında aynı zaman penceresindeki manyetik alan değerlerini kullanarak seviye

haritaları (metre – metre) şeklinde sunulur (Şekil 3.7).

Şekil 3.5 NanoTEM verisinin logaritmik azalım eğrisi şeklinde sunumu

Şekil 3.6 NanoTEM verisinin manyetik alan verisi profili şeklinde sunumu

22

Şekil 3.7 NanoTEM verisinin harita şeklinde sunumu

23

4. MANYETİK YÖNTEM ve GRADYOMETRE ÖLÇÜSÜ

Manyetik yöntem en eski potansiyel alan jeofizik yöntemlerdendir. Yeryuvarının doğal

manyetik alanı konusundaki çalışmalar çok eskilere dayanır. Yer manyetik alan çift

kutuplu bir potansiyel alandır ve sürekli değişir. Manyetik yöntemde yeryuvarının

manyetik alanındaki değişimler incelenir. Manyetik bir cismin belirti vermesi için

manyetik geçirgenliğinin (süseptibilitesinin) çevresini saran kayaçlardan farklı olması

gerekir.

Manyetik yöntemi ilk kez 1843 de Wrede taradından bir cevherin araştırılması için

kulanmıştır (Telford vd. 1990). Yer manyetik alan ölçümlerinde 1940 yıllarında

fluxgate manyetometreleri, 1950 lerin ortasına doğru ise daha duyarlı proton

manyetometreleri kullanılmaya başlamıştır. Günümüzde manyetik aletlerle manyetik

alanın yatay (X) ve düşey (Z) bileşeni (veya T-toplam bileşeni) ölçülmektedir (Şekil

4.1). Bu ölçü değerleri sadece ölçü alınan yerdeki farklı manyetik özellikli kayaçların

etkisi değil, yer manyetik alan değerinden de etkilenmektedir. Manyetik yöntemde

ölçülen bu bileşenlerin birimi nanoTesla dır (1 nanoTesla=1 gamma= 10-9 Wb/m2

=105

Gauss).

Şekil 4.1. Yer manyetik alanın bileşenleri. Burada D sapma (denclination) açısı ve I eğim (inclination) açısıdır

Manyetik Kuzey

24

Gradyometre ölçüleri ise 1960' lı yıllardan sonra alınmaya başlanmıştır. Manyetik

gradyometre ölçümlerinde aralarında 1-30 metre arasında mesafe olan iki manyetometre

kullanılır. Bu ölçülerde sürekli değişen yer manyetik alan etkisi yoktur. Dolayısıyla

gömülü arkeolojik yapılar gibi yerel yapılardan kaynaklanan belirtiler bu verilerde

kolayca ayırt edilebilir. Arkeolojik çalışmalarda genelde manyeotmetreler arası mesafe

1 metre olarak seçilir. Gradyometre ölçülerinde ölçülen büyüklük, iki manyetometre ile

ölçülen yer-manyetik alanın Z-düşey bileşenlerinin farkı alınarak aralarındaki mesafeye

bölünmesiyle elde edilir. Gradyometre ölçülerinin birimi "nT/m"' dir.

Şekil 4.2. Bartington marka Manyetik gradyometre aletinin bir fotoğrafı.

Arkoelojik yapıların aranmasında en çok kullanılan yöntemlerden birisi Manyetik

yöntemdir. Bu yöntemde günümüzde gradyometre ölçüleri kullanılmaktadır. Bu tez

çalışmasında Bartington marka Grad601 model gradyometre kullanılmıştır (Şekil 4.2).

Bu gradyometre ile aynı anda yürüme modunda iki doğrultu boyunca dört

manyetometre kullanarak ölçüler alınabilmektedir.

25

5. ARKEOLOJİK BİR ALANDA NanoTEM UYGULAMASI

5.1 Çalışma Alanı

Çalışma alanı olarak seçilen Kültepe Höyüğü, Kayseri ilinin 18 km kuzey doğusunda

Kaniş harabelerinin bulunduğu bir ören yeridir (Şekil 5.1).

Şekil 5.1 Çalışma alanı yer bulduru haritası (www.googleearth.com)

M.Ö. 2000 yılında Anadolu'ya gelen Hitit'lerin kurduğu ilk şehirdir. Kültepe şu anki

sınırlar çerçevesinde Kayseri il sınırına dahildir. Kültepe’nin hemen yanında yer alan

Karum’da (Pazarşehir) yapılan kazılarda bu döneme ait çivi yazısı ile çeşitli yazılı

tabletler bulunmuştur. Bu tabletlerden Asurlu tüccarlarla Hititli yerliler arasındaki ticari

26

ilişkilere ait bilgiler elde edilmiştir. Kültepe, MÖ.4000 yılından Roma Devri sonuna

kadar devamlı olarak yerleşme görmüştür (www.wikipedia.org).

Alanın tarihçesi için Kültepe kazılarının resmi web sitesinden (www.kultepe.org.tr)

alınan bilgiler şöyledir;

Anadolu’daki en eski yazılı belgeler, 1800’lü yıllarda bu ören yerinde çıkartılmıştır.

Eski Assurca çivi yazısı metinlerin çözülmesi ve 1948’de başlayıp halen devam eden

arkeolojik kazılar sayesinde, Hititler öncesinde Anadolu’nun siyasi yapısı, Kültepe ve

Kültepe'nin yakın civarında koloni kurmuş olan Assurlu tüccarların varlığı ve günlük

hayata dair bilgiler elde edilmiştir.

19. yüzyılın sonunda, Ortadoğu’da arkeolojik keşif ve kazı faaliyetleri hızlanmıştı. O

dönemdeki araştırmacıların pek çok farklı hedefi bulunuyordu: Estetik değeri yüksek

arkeolojik eserleri belli başlı Avrupa müzelerine kazandırmak, kutsal kitap

coğrafyasının kanıtlanmasına çalışmak, eski Ortadoğu dillerinin çözülmesini sağlamak

ve siyasi amaçlı bilgi toplamak gibi. İşte bu araştırmacılar, Osmanlı İmparatorluğu

topraklarında gerçekleşen arkeolojik çalışmaların da öncüleri olmuşlardır.

Bu yıllarda Avrupa eski eser piyasasında, ‘Kapadokya tabletleri’ diye adlandırılan, çivi

yazılı kil tabletler satılıyordu. Orta Anadolu’dan geldiği bilinen bu tabletlerin kaynağını

bulmak üzere Th. G. Pinches, Ernst Chantre, Hugo Winckler ve H. Grothe, Kültepe’de

kısa süreli kazılar yaptılar; ama hedefe ulaşan, Hititçe’nin çözülmesine de katkısı olan

Çekoslovak dilbilimci Bedrich Hrozny oldu.

5.2 NanoTEM Verilerinin Ölçümü ve Değerlendirilmesi

NanoTEM ölçümü için kazı alanında Alan-1 ve Alan-2 olarak isimlendirilen iki bölge

seçilmiştir (Şekil 5.2). Bu bölgelerde iki farklı ölçü düzeni kullanılarak Z-bileşeni

ölçülmüştür. Bu çalışmada Zonge marka GDP-32 model alıcı ve NT-20 model verici

kullanılmıştır.

27

Şekil 5.2 Çalışma alanlarının konumları

Seçilen ilk alanda (Alan-1), ölçümlerin hızlı bir şekilde yapılabilmesi amacıyla, tez

kapsamında metalik olmayan malzemeler kullanarak bir el arabası yapılmıştır (Şekil

5.3). Bu araba üzerine yerleştirilen 0,5m x 0,5m lik alıcı halka ve 1m x 1m lik verici

halka ile iç halka diziliminde 10m x 10m lik alan taranmıştır (Şekil 5.3). Ardından bu

alana 12m x 12m lik verici halka serilerek el arabası üzerinde 1m x 1m lik alıcı halka ile

10x10 m lik alan araştırılmıştır (Şekil 5.4).

İlk alanda araç üzerine monte edilen 1m x 1m verici halka ve 0,5m x 0,5m alıcı halka

ile 0,5 m ölçü aralığı ve 0,5m aralıklı 20 profilde toplam 420 noktada Z-bileşeninde

NanoTEM ölçüsü alınmıştır (Şekil 5.3). Verici ve alıcı halkada dört sarım kablo

kullanılmış ve vericiye 3 Amper akım uygulanmıştır. Ölçüm parametrelerinin ayrıntısı

Çizelge 5.1 de verilmiştir.

28

Çizelge 5.1 NanoTEM ölçümlerinde kullanılan parametreler (1mx1m verici halka, 0,5mx0,5m alıcı halkalar)

Örnekleme zamanı 1,2µs

Dizilim tipi İç halka

Görev döngüsü 50%

Pencere tipi Zonge Standart

Verici Akımı I=3A

Alıcı momenti 0,5mx0,5mx4(sarım)x10=10

Verici boyutu X, Y 1m

Alıcı sarım sayısı 4

Verici sarım sayısı 4

Tx (anten) gecikmesi 2µs

Verici tipi NT-20

Süzgeç Yok

Kazanç modu Gürültülü

‘Anti Alias’ süzgeç IN

Şekil 5.3 Çalışma alanından bir görüntü. Ölçü düzeneği araç üzerine yerleştirilmiş 1m x 1m verici halka ve 0,5m x 0,5m alıcı halkalar şeklindedir.

29

Şekil 5.4 Çalışma alanında 12m x 12m lik verici halka içinde 1m x 1m lik alıcı halka ile birbirine paralel profillerde ölçüler alınmıştır.

Şekil 5.5 Alıcı verici düzeni, 12m x 12m verici halka ve içinde hareket eden 1m x 1m alıcı halka

30

Aynı alanda 12m x 12m lik verici halka serilmiş ve 1m x 1m lik alıcı halka ile 1m ölçü

aralığı ve 1 m profil aralığı ile 11 profilde toplam 121 noktada ve Z-bileşeninde

NanoTEM ölçüsü alınmıştır (Şekil 5.5). Verici halka tek sarım, alıcı halka dört sarım

kullanılmıştır. Verici halkaya 3 Amper akım uygulanmıştır. Bu ölçü sisteminde

kullanılan parametrelerin ayrıntısı için Çizelge 5.2 ye bakılabilir.

Çizelge 5.2 NanoTEM ölçümlerinde kullanılan parametreler (12mx12m verici halka, 1mx1m alıcı halka

Örnekleme zamanı 1,2µs

Dizilim tipi İç halka

Görev döngüsü 50%

Pencere tipi Zonge Standart

Verici akımı I=3A

Alıcı momenti 1mx1mx4(sarım)x10=40

Verici boyutu X, Y 12m

Alıcı sarım sayısı 4

Verici sarım sayısı 1

Tx (anten) gecikmesi 2µs

Verici tipi NT-20

Süzgeç Yok

Kazanç modu Gürültülü

‘Anti Alias’ süzgeç IN

İkinci alanda (Alan-2) ise 10m x 10m lik verici halka içinde el arabası üzerindeki alıcı

halka ile 5m x 8m lik bir alan araştırılmıştır. Bu alanda saha şartlarından dolayı 1m

aralıklı 6 profilde 1m aralıklarla toplam 54 noktada Z-bileşeninde (dBz/dt) NanoTEM

ölçümleri alınmıştır.

31

5.3 NanoTEM Verilerinin Yorumlanması

Bu çalışmada ölçülen NanoTEM verileri, 31 zaman penceresinde seviye haritaları

şeklinde görüntülenerek yorumlanmaya çalışılmıştır. Bu sayede belirti gözlenen

seviyelerde, belirtinin devamlılığı ve doğrultusu hakkında tahminde bulunmak mümkün

olmaktadır.

Her bir zaman penceresindeki ki en büyük değer bulunup elde edilen ölçü değerleri bu

değere bölünerek normalleştirme yapılmıştır. Ayrıca verilerdeki ani saçılmaları

düzenlemek içinde iki boyutlu ortanca süzgeç ve kayan ortalama süzgeç uygulamasıyla

da değerlendirmeler yapılmıştır. Ancak süzgeçleme işlemleri veri serilerinin kısa

olmasından dolayı istenen sonuçları vermemiştir ve burada sunulmamıştır (EK 1

Şekil 2).

Arkeolojik yapı armalarında hedef cisimlerin şekli ve boyutu hakkında ön bilgi sahibi

olmak veri toplama ve yorumlama aşamasında yararlı olmaktadır. TEM ölçümlerinde

erken zamanlarda ölçülen değerleri ile görünür özdirenç doğru orantılıdır. Bu

çalışmada hedeflenen yapıların ortama göre daha dirençli olduğu bilinmektedir.

Değerlendirme yapılırken yüksek yanıt alınan yerlerin, hedef yapı olabileceği

öngörüsü ile yorumlama yapılmaya çalışılmıştır.

Elde edilen haritalar tek bir zaman penceresi için değerlendirilmiştir. Ayrıca belirtileri

belirginleştirmek için zaman pencereleri üst üste toplanarak da haritalar elde edilmiştir.

5.3.1 “Alan-1” ölçülerinin yorumlanması

“Alan-1” de yapılan ilk ölçü düzeninde (1mx1m verici halka 0,5mx0,5m alıcı halka)

alınan sonuçlar burada yorumlanmaya değer bulunmamıştır (EK 1 Şekil 1).

İkinci ölçü düzeninde 12m x 12m lik verici halka içinde 1m x 1m lik alıcı halka ile

birbirine paralel profillerde ölçüler alınmıştır. Elde edilen haritalarda 17. zaman

penceresinden sonra (0,0757 ms) çeşitli belirtiler gözlenmeye başlamıştır. İlerleyen

32

zamanlarda belirtiler güçlenmeye başlamıştır. Diğer taraftan 18. zaman penceresinden

(0,09608 ms) 21. zaman penceresine (0,1913 ms) kadar oluşan seviyelerin toplamından

elde edilen plan görüntüsü daha belirgin bir sonuç vermiştir (Şekil 5.6).

Şekil 5.6 de görülen seviye haritasında, alanın kuzey ve batı kısmındaki N1,N2,N4,N7

ve N8 belirtilerin, daha önceden kazılmış olan bölgede gözlenen antik duvar

kalıntılarının devamları olabileceği düşünülmektedir. Bu seviyede gözlemlenen N5,N6

ve N9 belirti bölgelerinin açıklığa kavuşması için ilgili sahada arkeolojik kazı

önerisinde bulunulmuştur.

Şekil 5.6 “Alan-1” normalleştirilmiş NanoTEM Z-bileşeni 18 ile 21. Pencereler arası büyüklük haritası

33

Seviye haritaları derinlere ilerledikçe belirtiler de devam etmektedir. Daha belirgin bir

görüntü elde etmek amacı ile 24. zaman penceresi (0,381 ms) ile 31. zaman penceresi

(1,91 ms) arasındaki ölçüm değerlerinin toplamından elde edilen haritada (Şekil 5.7),

Şekil 5.6 deki belirtilerin kısmen etkisini kaybettiği gözlenmektedir. Bu seviyede Şekil

5.6 de gözlenen N1, N3, N4, N5 ve N7 belirtileri azalarak olsa etkisini sürdürmekte ve

derin yapılar olduğunu işaret etmektedir. Diğer belirtilerin derin olmayan yapılar

olduğu düşünülmektedir.

Şekil 5.7 “Alan-1” normalleştirilmiş NanoTEM Z-bileşeni 24 ile 31. Pencereler arası

büyüklük haritası

“Alan-1” için Şekil 5.8 de görülen manyetik gradient haritası incelendiğinde, yüksek

manyetik belirti gösteren kısımlar çalışılan arkeolojik sahada kil ve/veya toprak

yapıların olabileceği ihtimali göz önüne alındığında dikkat çekicidir. Özellikle haritanın

34

yaklaşık merkezine düşen ve geniş bir alan kaplayan A5 belirtisinin bir arkeolojik yapı

olabileceği, bu bölgenin kazılarak incelenmesi gerektiği düşünülmektedir.

Şekil 5.8 Manyetik Gradyomete ölçüsü sonucu elde edilen büyüklük haritası

Haritanın kuzey kısmına (üst kısım) düşen ve yüksek farklılık gösteren yerler ( A2, A3 )

daha önce kazılmış ve gözlenen duvarların devamı olarak düşünülmektedir. Diğer

alanların ise arkeolojik sondaj ile belirlenmesi sağlıklı olacaktır.

35

5.3.2 “Alan-2” ölçülerinin yorumlanması

Çalışma yapılan “Alan-2”de 15. Zaman penceresi (0,04826 ms) ile 20. Zaman penceresi

(0,1524 ms) arasındaki ölçüm değerlerinin toplamından elde edilen haritada (Şekil 5.9)

iki belirti gözlenmektedir. Bu belirtiler yüksek elektromanyetik tepki vermektedir.

Şekil 5.9 “Alan-2” normalleştirilmiş NanoTEM Z-bileşeni 15 ile 20. Pencereler arası büyüklük haritası

36

Şekil 5.10 “Alan-2” normalleştirilmiş NanoTEM Z-bileşeni 22 ile 25. Pencereler arası büyüklük haritası

Ölçülen değerlerden 22. zaman penceresinden (0,2409 ms) 25. zaman penceresine

(0,4797 ms) kadar olan ölçüm değerlerinin toplamından elde edilen haritada (Şekil

5.10), N10 belirtisi daha güçlü olarak takip edilmektedir. N11 belirtisi varlığını devam

ettirmekte ancak batı yönüne doğru güçlenerek kaymaktadır. Ayrıca bu seviyede N12,

N13 ve N14 belirtileri gözlenmeye başlamıştır.

Bu alanda alınan gradyometre ölçüleri değerlendirmeye değer bulunmamıştır.

Alan-2 de arkeolojik kazı yapılmıştır. Böylece kazı sonucu ile NanoTEM haritası

karşılaştırılabilmiştir. Kazı sonucuna göre bu alanda ortaya çıkan Hitit Duvarının

yönelimi Şekil 5.10 daki NanoTEM haritasında gözlenen N10 ve N11 belirtisi ile büyük

bir uyum göstermektedir (Şekil 5.11).

37

Şekil 5.11 “Alan-2” arkeolojik kazı sonrası görünümü

38

6. NanoTEM VERİLERİ İLE GRADYOMETRE VERİLERİNİN KARŞILAŞTIRILMASI

NanoTEM ölçüleri ile karşılaştırmak için Alan-1' de manyetik gradyometre ölçüleri de

alınmıştır. Bu alanda (10x10 metre) ölçü doğrultuları boyunca 0.25 metre aralıklarla

veri toplanmıştır. Ölçü hatları arasındaki mesafe ise 0.5 metre seçilmiştir. Ölçülen

veriler kullanılarak manyetik gradient haritaları elde edilmiştir.

Şekil 6.1.a. NanoTEM haritası b. manyetik gradient haritası. Siyah dikdötgen içinde kalan alanlar her iki ölçününde üst üste olduğu yerleri göstermektedir.

"Alan-1" de ölçülen NanoTEM ve Manyetik Gradyometre verilerinden elde edilen

haritalardaki belirtilerin bir kısmı birbiri ile örtüşmektedir (Şekil 6.1). Dış kısımdaki

siyah çizgi karşılaştırılan haritaların örtüşüm sınırlarını göstermektedir.

Örneğin NanoTEM haritasındaki N5, N6 ve N7 olarak isimlendirilen belirtiler,

Manyetik Gradyometre haritasında sırasıyla A4, A5 ve A6 olarak isimlendirilen

belirtiler ile örtüşmektedir. NanoTEM haritasının kuzey kısmında bulunan N1, N2 ve

N4 belirtileri kazılmış alanda gözlemlenen duvarların devamını gösterdiği

düşünülmektedir. Bu belirti gradyometre haritasında sırasıyla A3, A2 ve A1 belirtileri

ile kısmen uyumludur. NanoTEM haritasında N9 olarak isimlendirilen belirti, Manyetik

Gradyometre haritasında görülen A7 ve A8 belirtileri ile aynı alana denk düşmektedir.

39

Farklı olarak Manyetik Gradyometre haritasında gözlenen A9, A10 ve A11 belirtileri

ise NanoTEM haritasında işaretlenmemiş olup düşük genlikli belirti bölgelerine denk

düşmektedir. Burada olası bir yapının olup olmadığı alanın kazı sonucunda elde

edilecek bilgiler ışığında aydınlanacaktır.

"Alan-2" de ölçülen Manyetik Gradyometre verileri gürültülü olduğundan

yorumlanmamıştır.

40

7. SONUÇLAR

Çalışma kapsamında NanoTEM ölçümlerinin çabuk ve sağlıklı alınabilmesi amacıyla

bir el arabası tasarlanmıştır. Kültürel varlıkların ortaya çıkarılması amacıyla Kayseri

Kültepe Kaniş kazı alanında NanoTEM ölçüleri alınmış ve alınan bu ölçüler

değerlendirilmiştir. Ayrıca bu alan üzerinde Manyetik Gradyometre ölçüleri de alınarak

iki yöntem sonuçları birbirleri ile karşılaştırılmıştır. Manyetik Gradyometre

ölçümlerinde bir derinlik aralığını temsil eden tek bir harita elde edildiği göz önüne

alındığında, belirli bir zamana karşılık ölçülen ve belirli bir derinliği ifade eden

NanoTEM ölçüleri ile bire bir uyuşmasını beklemek çok doğru değildir. Buna karşılık

kültürel varlık olabilecek belirtilerin bazılarının yaklaşık aynı yerlerde gözlenmesi,

özelikle metalik materyallerin araştırılmasında kullanılan NanoTEM yöntemi ile

arkeolojik yapıların araştırılmasında da kullanılabileceği düşünülmektedir. Elde edilen

sonuçlara göre NanoTEM sonuçlarından elde edilen haritalarda gömülü yapıların

sınırları gradyometre sonuçlarına göre daha net olarak belirlenmiştir.

NanoTEM ölçü sisteminde kullanılan verici, alıcı ve batarya ünitelerinin ağır ve çok

parçalı olması ölçüm hızını oldukça yavaşlatmaktadır. Bu ekipmanların ileri zamanlarda

hafiflemesi halinde ölçü sistemi ile daha kısa sürede daha geniş alanların taranması

mümkün olacak ve sistemin kullanım alanı artacaktır. Çalışma alanının verici halka

boyuna bağlı olarak istenen boyutta seçilebilmesi buna bağlı olarak araştırma

derinliğinin arttırılabilmesi önemli bir avantajdır.

NanoTEM verilerine uygulanan ortanca ve kayan ortalama süzgeçleri yapay veri ile

incelenmiştir. Aynı veride örnekleme aralığının geniş olması durumunda gömülü

yapıdan dolayı tek bir noktada belirti elde edilir. Bunun yapı etkisi mi veya gürültüden

mi kaynaklandığını anlamak çok güçtür. Diğer taraftan bu veriye ortanca süzgeç

uygulandığında bu tek nokta gürültü olarak görülecek ve silinecektir. Kayan ortalama

süzgeç ise bu tek noktadaki değeri belirtiyi abartacak ve komşu noktalarıda değer olarak

büyüterek belirti olarak abartacaktır. Bu nedenle, belirlenen doğrultu boyunca aranan

41

yapının büyüklüğü biliniyorsa, yapı üzerinde en az üç ölçü denk gelecek şekilde ölçü

aralığı belirlenmelidir. Böylece tek bir nokta belirtisini her zaman gürültü olarak (genel

görüşte bu yöndedir) kabul edilecektir. Böylece veriye ortanca süzgeç uygulanarak bu

gürültülerden kurtulabiliriz. Örnekleme aralığı yeterince küçük seçilmesi durumunda,

kayan ortalama süzgeç hiçbir zaman kullanılmamalıdır. Bu durumda ortanca süzgeç

uygulamak yeterli olacaktır.

Bu tez çalışmasında yapılan arazi çalışmasına göre nanoTEM ölçülerinde, çalışılacak

alanda önce bir doğrultu boyunca farklı örnekleme aralıkları ile ölçüler alınması ve

seçilecek en uygun istasyon aralığına göre tüm alanın taranması gerektiği görülmüştür.

Ancak yapılan arazi çalışmasında zaman ve bütçe yetersizliğinden bu deneme ölçüsü

alınamamıştır. Dolayısıyla elde edilen ölçülere ortanca süzgeç uygulandığında anlamlı

bir sonuç elde edilememiştir.

Yapılan çalışma sonucunda elde edilen haritalardan bir kazı planı çıkarılmış ve kazı

ekibine önerilerek yapılan kazı çalışmalarına yön verilmiştir. Alan-2 de yapılan kazı

sonrasında NanoTEM ölçümlerinden elde edilen haritada gözlenen belirtiye karşılık

gelen duvar, ölçüm tekniğinin arkeolojik arama çalışmalarında kullanılabilirliğinin

göstergesidir.

Diğer alanda yapılacak kazı çalışmaları takip edilerek sonuçların uyumluluğu

denetlenecektir.

42

KAYNAKLAR

Aktarakçı, H.K. Harthill, N. and Blohm, M.W. 1997. Time-domain electromagnetic survey for gold exploration, Nevada. Geophysics, 62; 1409-1418.

Anonymous 2007. Zonge Engineering and Research Organization, Inc. 1992, Introduction to TEM, Extracted from Practical Geophysics II, Northwest Mining Association, Library CD .

Anonymous 2007. Zonge Engineering and Research Organization, Inc. 2007, NanoTEM, Tucson, Library CD.

Anonim 2001. Websitesi: www.wikipedia.org/wiki/kültepe, Erişim Tarihi: 03.09.2010

Anonim 2008. Websitesi: www.kultepe.org.tr, Erişim Tarihi: 03.09.2010

Barringer, A. R. 1962. A new approach to exploration – the INPUT airborne-electrical pulse prospecting system. Min.Cong. Jour. 48, 49-52

Buselli, G. and O’Neill, B. 1977. SIROTEM: A new portable instrument for multichannel transient electromagnetic measurements. Bull. Austral. Soc. Expl. Geophysics. 8, pp 82-87

Buselli, G., Barber, C. and Zerilli, A. 1988. The mapping of groundwater contamination with TEM and DC methods. Exploration Geophysics,19, 240-248.

Carlson, N. R. and Zonge, K. L. 2003. Mineral exploration methods modified for environmental targets. 16th Australian Society of Exploration Geophysicists Geophysical Conference and Exhibition, Expanded Abstracts,4p.

Christensen, N.B. and Sørensen, K.I. 1994. Integrated use of electromagnetic methods

for hidrogeological investigations: EEGS Proc. Symp. Application of Geophysics to Engineering & Environmental Problems. Boston, 163-176.

Danielsen, J. E., Auken, E. Jørgensen,F. Søndergaard, V. H. and Sørensen, K. I. 2003. The application of the transient electromagnetic method in hydrogeophysical Surveys. Journal of Applied Geophysics, 53, 181–198.

Descloitres, M., Guerin, R., Albouy, Y., Tabbagh, A. and Ritz, M. 2000. Improvement

in TDEM sounding interpretation in presence of induced polarization. A case study in resistive rocks of Fogo volcano, Cape Verde Islands. Journal of Applied Geophysics, 45, 1-18

Dolan, W.M. 1970. Geophysical detection of deeply buried sulfide bodies in weathered regions. In Mining and Groundwater Geophysics, Econ. Geol. Report 26, L.W. Morley, ed. Geol. Surv. Canada, pp. 336-44

43

Fitterman, D.V. and Stewart, M.T. 1986. Transient electromagnetic sounding for groundwater. Geophysics, 51, 995-1005.

Hawley, P.F. 1938. Transients in electrical prospecting. Geophysics, 3, 257-72.

Hoeksrtra, P. and Blohm, M.W. 1990. Case histories of time domain electromagnetic soundings in environmental geophysics. Society of Exploration Geophysics, 2, 1-15.

Kaufmann, A.A. and Keller, G. 1983. The Magnetotelluric sounding method, Elsevier, p 595

Kaufmann, A.A. and Keller, G.V. 1983. Frequency and Transient soundings. Amsterdam, Elsevier.

Kafri, U. and Goldman, M. 2005. The use of time domain electromagnetic method to delineate saline groundwater in granular and carbonate aquifers and to evaluate their porosity. Journual of Applied Geophysics, 57, 167-178.

MacInnes, S.C., Snyder, D.D., George, D.C. and Zonge, K.L. 2007. Model-Based UXO classificaiton Based on Static 3-Component TEM Measurements, Zonge Engineering & Research Organization, Tucson, 2007 Libray CD.

Mauldin-Mayerle, C.M. Carlson, N.R. and Zonge, K.L. 1998. Environmental applications of highresolution TEM methods, proceedings. EEGS, Barcelona, 829–833

Meju, M. A., Fontes, S. L., Oliveira, M. F. B., Lima, J. P. R., Ulugergerli, E. U. and Carrasquilla, A. A. 1999. Regional aquifer mapping using combined VES-TEM-AMT/EMAP methods in the semiarid eastern margin of Parnaiba Basin, Brazil. Geophysics, 64, 337-356

McNeill, J.D. 1990. Use of electromagnetic methods for groundwater studies. Ward SH, Ed., Geotechnical and environmental geophysics, Volume 1: Soc. of Expl. Geophysics., 191-218.

Özürlan, G. ve Ulugergerli, U.E. 2005. Jeofizik Mühendisliğinde Elektromanyetik Yöntemler.Birsen Yayınevi,250 s., İstanbul.

Pasion, L.R. and Oldenburg, D.W., 2001. A discrimination algorithm for UXO using time domain electromagnetics. Journal of Engineering and Environmental Geophysics 6 (2), 91–102.

Pasion, L., Walker, S., Billings, S. and Oldenburg, D. 2007. Application of a Library

Based Method to Time Domain Electromagnetic Data for the Identification of Unexploded Ordnance. Journal of Applied Geophysics 61, 271–291 (this issue). doi:10.1016/j.jappgeo.2006.05.006.

Raiche, A.P. 1984. The effect of ramp function turnoff on the TEM response a layered

ground. Exploration Geophysics, 15,37-41.

44

Song, L.P. Oldenburg, D.W. Pasion, L.R. and Billings, S.D. 2009 Transient electromagnetic inversion for multiple targets, SPIE 2009

Sørensen, K. I., Auken, E., Christensen, N.B. and Pellerin, L. 2005. An integrated approach for hydrogeophysical investigations: New technologie sand a case history. Butler, D.K. ed., Near-surface geophysics. SEG, Investigationsin Geophysics, vol. 13, 585–606.

Soupios, P.M., Kalisperi, D., Kanta, A., Kouli, M., Barsukov, P. and Vallianatos, F. 2009. Coastal aquifer assessment based on geological and geophysical survey, Northwestern Crete, Greece. Environ. Earth Sci., DOI 10.1007/s12665-009-0320-1

Statham, L. 1936. Electric earth transients in geophysical prospecting. Geophysics, 1, 271-277.

Telford, W.M.,Geldard, L.P. and Sheriff, R.E. 1990. Applied Geophysics, Cambiridge University Press, Cambridge, pp. 299-302

Ward, S.H. and Hohmann, G.W. 1988. Electric theory for geophysical applications. In Electromagnetic Methods in Applied Geophysics, vol. 1, chap. 4, Nabighian, M.N. ed. Tulsa: Society of Exploration Geophysicists.

Ward, S.H. and Hohmann, G.W. 1988. Electromagnetic theory for geophysical applications, in Nabighian, M.N, ed., Electromagnetic methods in applied geophysics. investigations in geophysics, vol.1 SEG, 131-311.

Zhdanov, M.S. 2009. Geophysical Electromagnetic Theory and Methods, Volume 43 Elsevier B.V. 868 p, Amsterdam

45

EKLER

EK 1 NanoTEM Ölçümü ve Süzgeç Uygulaması…………………………………..47

EK 2 Örnek TEM ve NanoTEM Veri Blokları…………………………………..…49

EK 3 Elektromanyetik Kuram……………………………………………………….53

46

EK 1 NanoTEM Ölçümü ve Süzgeç Uygulamaları

Şekil 1 ‘Alan-1’ de yapılan 18 (0,09608 ms ) ile 25 (0,4797 ms) arası pencerelerin toplamından elde edilen NanoTEM haritası. Ölçümler 1mx1m verici halka 0.5 m x 0.5 m alıcı halka ile alınmıştır.

‘Alan-1’ de 1mx1m verici halka 0.5 m x 0.5 m alıcı halka ile iç halka diziliminde alınan

NanoTEM ölçümlerinden elde edilen haritada, ilginç bir şekilde ölçüm doğrultusunda

belirtiler oluşmuştur (Şekil 1). Bu sebeple, kullanılan dizilim sonucu elde edilen

haritalar dikkate değer bulunmamıştır.

47

Şekil 2 ‘Alan-1" normalleştirilmiş Z-bileşeninin 18 (0,09608 ms) ile 21 (0,1913 ms) arası pencerelerin toplamından elde edilen ortanca süzgeç büyüklük haritası. Şekil 5.6 da gösterilen veriye 3x3 lük 2B ortanca süzgeç uygulanmıştır.

NanoTEM verileri ham olarak değerlendirilebildiği gibi 1B ve 2B ortanca süzgeç

uygulanarak da değerlendirilmektedir. Bu çalışmada elde edilen verilere ortanca süzgeç

uygulandığında istenen sonuçlar elde edilememiştir (Şekil 2).

48

EK 2 Örnek TEM ve NanoTEM Veri Blokları

Örnek TEM verisi

0009

TEM 0837 2008-04-25 10:24:31 12.6v INL 28.8% 18.3 DegC OPER iso TX ID ? A-SP 50 M JOB testi LINE 1 N SPREAD 1 50 RxM 10000 TxX 50 TxY 50 #T 1 Tx Delay 130 Antenna Delay 15 Alias OUT

Robust None

1 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1261 Passed 1.00000 2 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1262 Passed 1.00000 3 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1263 Passed 1.00000 4 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1265 Passed 1.00000 5 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1266 Passed 1.00000 6 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1267 Passed 1.00000 7 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1268 Passed 1.00000 8 NanoTEM A/D 16-bit S/N 51 Passed 1.00000 Front Panel S/N 148, Cal S/N 137, Temp 18.3, Humidity 28.8, EPROM BD387 321

0010

TEM 0837 2008-04-25 10:26:31 12.6v INL 28.8% 18.3 DegC Tx 0 Rx 0 N OUT

32 Hz 1024 Cyc Tx Curr 15 183.1u 26u 30.52u 1 Hz 1 192.09u 1.253m 11.15 020O 2.106u -19.71 0

Wn Mag 1 Rho 1 38.11u 38.219m 110.40 68.62u 23.734m 56.900 99.14u 15.334m 41.236 129.7u 10.674m 33.568 160.2u 7.8933m 28.861 190.7u 6.0635m 25.730 235.9u 4.3656m 22.471 297.1u 3.0041m 19.631 358.2u 2.1763m 17.817 433.7u 1.5666m 16.128 525.4u 1.1049m 14.782 645.4u 753.09u 13.548

Her karttaki kazanç faktörü

Görev döngüsü % Rx momenti Tx X ve Y uzunlukları Sarım sayısı

Örnekleme gecikmesi

Antialias gecikmesi

Tx gecikme süresi Anten gecikme süresi

49

812.6u 470.62u 12.626 1.010m 301.08u 11.827 1.253m 192.09u 11.153 1.556m 116.77u 10.825 1.949m 71.296u 10.339 2.464m 39.338u 10.396 3.102m 25.170u 9.5383 3.890m 16.028u 8.8361 4.876m 8.0195u 9.6212 6.132m 5.4484u 8.4978

İlk pencere zamanı (38,11 µs); Tx gecikmesi (130 µs), Anten gecikmesi (15 µs) ve

antialias gecikmesi1 (26µs) toplamının (145 µs) örnekleme zamanından (183,1)

çıkarılması ile elde edilir(38,11µs).

Diğer pencere zamanları 30,52µs ‘lik örnekleme zamanının bir önceki pencere

zamanına eklenmesi ile belirlenir.

TEM ölçümünde 32Hz frekansta 22 pencerede ölçüm yapılmaktadır.

1 Bu örnekte antialias gecikmesi hariç olarak tercih edildiğinden işleme dahil edilmemiştir

Pencere merkez zamanı

TEM azalım eğrisi

Görünür özdirenç (ohm m)

50

Örnek NanoTEM verisi

0936

NANO0837 1999-01-01 8:02:35 12.5v INL 43.2% 37.8 DegC OPER kultepe2 TX ID 1 A-SP 100 M JOB tolga LINE 1 N SPREAD 1 50% RxM 40 TxX 12 TxY 12 #T 1 Tx Delay 1.5 Antenna Delay 2 Alias IN Robust None Window ZONGE

1 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1261 NoTest 1.00000 2 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1262 NoTest 1.00000 3 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1263 NoTest 1.00000 4 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1265 NoTest 1.00000 5 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1266 NoTest 1.00000 6 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1267 NoTest 1.00000 7 DiffAmp Notch 50,3-5,9 S/N 1268 NoTest 1.00000 8 NanoTEM A/D 16-bit S/N 51 Passed 1.00000 Front Panel S/N 20, Cal S/N 137, Temp 37.8, Humidity 43.2, EPROM BD387 0837

0937 NANO0837 1999-01-01 8:03:07 12.4v INL 43.2% 37.8 DegC Tx 1 Rx 1 N OUT

32 Hz 256 Cyc Tx Curr 3 4.819u 1u 1.205u 8 Hz 1 0.5462 0.319u 204.6 010O 576.3u 0.00 0

Wn Mag 8 Rho 8

0.319u 0.5462 204.58 1.523u 0.1336 38.554 2.728u 84.878m 19.750 3.932u 55.026m 14.332 5.137u 36.987m 11.965 6.342u 25.786m 10.712 8.126u 15.968m 9.7548 10.54u 8.9253m 9.3173 12.95u 5.3970m 9.2416 15.93u 3.1587m 9.3536 19.56u 1.8183m 9.6067 24.29u 988.62u 10.047 30.89u 403.20u 12.240 38.70u 114.13u 19.501 48.26u 49.345u 23.602 60.25u 50.587u 16.039 75.74u 41.058u 12.589 96.08u 27.172u 11.152 121.3u 17.329u 10.211 152.4u 11.470u 9.1879

51

191.3u 8.0935u 7.9344 240.9u 4.8878u 7.5644 303.8u 8.1408u 3.6571 381.6u 6.1895u 3.0015 479.7u 3.8543u 2.8116 604.1u 5.3631u 1.5358 760.3u 4.5868u 1.1618 957.1u 4.7870u 0.7694 1.205m 2.3283u 0.8469 1.517m 4.5857u 0.3676

İlk pencere zamanı (0,319 µs); Tx gecikmesi (1,5 µs), Anten gecikmesi (2 µs) ve

antialias gecikmesi (1µs) toplamının (4,5 µs) örnekleme zamanından (4,819)

çıkarılması ile elde edilir.

Diğer pencere zamanları 1,205µs ‘lik örnekleme zamanının eklenmesi ile belirlenir.

TEM ölçümünde 32Hz frekansta 31 pencerede ölçüm yapılmaktadır.

52

EK 3 Elektromanyetik Kuram

Elektromanyetik (EM) alanın yeraltında bulunan yapıların araştırılmasında kullanımını,

bu yapıların elektrik yada manyetik özelliklerin açıklanabilmesinde Maxwell

Denklemleri kullanılır.

Bu denklemler dört vektör fonksiyonu olarak zaman ortamında aşağıdaki gibi

tanımlıdırlar.

(Faraday kanunu) (3.1)

(Amper kanunu) (3.2)

(3.3)

, (3.4)

Bu denklemlerde,

E elektrik alan şiddeti (V/m),

H manyetik alan şiddeti A/m

D yer değiştirme akımları (C/m2),

B manyetik akı yoğunluğu(Wb/m2 yada Tesla),

J elektrik akım yoğunluğu (A/m2),

ρ elektrik şarj yoğunluğu (c/m3), ifade etmektedirler.

Yukarıda verilen denklemler Maxwell eşitliklerinin geleneksel şeklidir ve Ampere ve

Faraday tarafından ispatlanmıştır. Ancak bu bağıntılar ile yeraltı yapılarının birbirleri ile

ne derecede ilişkili olduğunu söylemek mümkün değildir. Bu fiziksel bağıntılar ile

yeraltını ilişkilendirici denklemlere gerek vardır. Bu denklemler malzeme denklemleri

olarak bilinir ve zaman ortamında aşağıdaki gibi gösterilebilir.

53

, (3.6)

, (3.7)

, (3.8)

Bu denklemlerde ε, µ ve σ sırasıyla, elektriksel geçirgenlik, manyetik geçirgenlik ve

elektrik iletkenliğidir. Bu tensörler açısal frekans, elektrik alan kuvveti, manyetik

indüksiyon, pozisyon, zaman, sıcaklık, basınç faktörlerinin bir fonksiyonudur. Bu

terimler frekansa göre değişmemektedir. Frekansın değişimi araştırma derinliğini

değiştirecektir. Bu değerler değişken olma özelliğinden dolayı jeofizik yöntemlerde

parametre olarak kullanılmaktadır. Maxwell denklemleri ve malzeme denklemleri

birlikte kullanılarak zaman ortamı elektrik ve manyetik alanlar için dalga denklemi

aşağıdaki gibi verilir.

, (3.9)

ve

, (3.10)

54

ÖZGEÇMİŞ

Adı Soyadı : Ahmet Tolga TOKSOY

Doğum Yeri : Ankara

Doğum Tarihi : 18.07.1977

Medeni Hali : Evli

Yabancı Dili : İngilizce

Eğitim Durumu (Kurum ve Yıl) :

Lise : Ankara Bahçelievler Deneme Lisesi (1994)

Ön Lisans : Hacettepe Üniversitesi Ankara Meslek Yüksekokulu İnşaat Bölümü (1997)

Lisans : Ankara Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü (2005)

Yüksek Lisans : Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeofizik Mühendisliği Anabilim Dalı (Şubat 2008 - Ocak 2011)

Çalıştığı Kurum/Kurumlar ve Yılı :

Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Hastanesi Başhekimliği 2000-2005

M.T.A. Genel Müdürlüğü Jeofizik Etütleri Daire Başkanlığı 2005-

Bildiriler :

Toksoy, A.T. Candansayar M.E. 2010. NanoTEM Ölçü Tekniği ile Arkeolojik Yapıların Araştırılması. (Investigation of Archaelogical Sites and Objects with NanoTEM measurement System). Türkiye 19. Uluslararası Jeofizik Kongre ve Sergisi 23-26 Kasım 2010, Ankara