Jeofizik Mühendisliğinde Elektromanyetik Yöntemler

ÖNSÖZ
Jeofizik, yeryuvarının fizikse! yapısını, yerin davranışını, depremleri, su, petrol, doğalgaz, jeotermal alan gibi yeraltı kaynaklarını araştıran, arkeolojik ve kültürel kalıntıların aranmasında, mühendislik yapılarıyla kentsel yerseçimini belirlemede kullanılan, kısaca yeraltını görüntüleyerek araştıran bir bilim dalıdır. Bu bilim dalının temel kollarından biri olan elektromanyetik yöntemler, gerek ekonomik amaçlı doğal kaynakların aranmasında, gerekse yerkabuğunun sığ ve derin kesimlerinin araştırılmasında son 25 yıldır kendini en üst düzeyde kanıtlamıştır, Yeryüzeyinde ve havadan uygulama alanlarının genişliği ve diğer bazı jeofizik yöntemlerin yerine uygulanabilmesinin getirdiği üstünlüklerle elektromanyetik yöntemler hem kuramsal hem de aletsel düzeyde gelişmiş ve uygulamada kullanım alanları zenginleşmiştir.
Son yıllarda ülkemizde de çeşitli amaçlar için kullanılan elektromanyetik yöntemler sevindirici biçimde ülke ihtiyaçlarına yönelik uygulama alanları bulmakla birlikte henüz dünyadaki yaygın uygulama alanları ve niceliğiyle kıyaslanabilir düzeyde değildir. Bu nedenle, elektromanyetik yöntemlerin özellikle sülfürlü mineral yataklarının aranmasında, volkanik örtü katman altından sağlıklı bilgi alınabilmesi, petrol-su kontağının belirlenmesi, katmanların gözenekliliğinin haritalanması gibi diğer jeofizik yöntemlere göre üstün yanlarından henüz yararlanılamamaktadır. Buna neden olarak, ülkemizde henüz yeterli Türkçe kaynak bulunmaması, jeofizik mühendislerinin kullandıkları aygıt donanımlarını ve verilerin değerlendirilmesi için gerekli yazılımları yeterince tanımaması gösterilebilir. Bu durumda elektromanyetik yöntemler ülke sorunlarının çözümünde yeterli ölçüde ve etkin biçimde kullanılamamakta ve beklenen başarı sınırlı düzeyde kalmaktadır.
Jeofizik Mühendisliği lisans öğrencilerinin öğretiminde kullanılması amacıyla hazırlanan bu kitap, ilk olarak 2000 yılında Jeofizik Mühendisleri Odasının bir etkinliği olarak derleme biçiminde bilgi notları olarak hazırlanmıştır. Odanın internet sayfasında kullanıcıların hizmetine sunulan notlar sevindirici bir biçimde farklı kesimlerden gördüğü ilgi üzerine daha geniş bir çerçevede ele alınarak farklı yöntemlerden oluşan bölümler biraraya getirilmiştir. Bu kitapta sunulan konular teknik çerçeve ile sınırlanmıştır, ancak mesleğe yeni başlayacak genç jeofizik mühendisi adaylarının günlük çalışmalar esnasında karşılaşabilecekleri bazı olayları burada kısaca vurgulamak yerinde olacaktır. Jeofizik araştırmaların en önemli aşamalarından biri olan alan ölçümleri beraberinde bol bol yolculuk etmeyi, yeni yerler görmeyi ve yeni insanlarla tanışma olanağı sağlamaktadır. Günler ve bazen aylar boyunca süren jeofizik ölçümler esnasında doğa ile başbaşa kalmak olayın bir başka zevkli yanıdır. Bunun yanısıra; çok farklı çok çeşitli olaylarla karşılaşmak mümkün olabilmektedir ki; bu olaylar tüm dikkatinizi vererek doğru ve duyarlı ölçümler yapma çabası içinde koşuşturduğunuz anlarla birleşir: Tanımadığınız bir coğrafyada bilinen zehirli yılanlarla (ne olduğunu bilmeden) oyun oynamak, hiç bilmediğiniz bir müzikle hiç bilmediğiniz bir dansı yapabilmek, hiç bilmediğiniz bir dilde sondajın devam etmesini istemek, binlerce dolar değerindeki ölçüm aletleri ile dereye uçmak, yardım bulmak için saatlerce karanlıkta ıssız köy yolunda yürümek, sigorta işlemlerini beklerken güzel sahil kasabalarından birinde veya bir dağ başı köyünde bir ay boyunca zorunlu kalmak, açık alanda yapılan çalışmalarda her dinlenme arasında iki litre suyu boğazınızdan içeriye sadece dökebilmek, daha önce adını bile duymadığınız yemekleri, börekleri ve içecekleri tatmak, sıcak bir havada ikram edilen bir tas ayranın tadına varabilmek, kaybolan bir bağlantı kablosu için çözümler üretmek, asıl kablo bulununca moralinizi bozmak, molalarda serin ağaç gölgelerinde uyuklayabilmek... Eğer bu tür olaylar okuyucunun ilgisini çekmiyorsa veya bu yöndeki kişisel yetilerine güvenmiyorsa yapılması gereken kuramsal çalışmalara ya da alternatif olarak başka konulara yönelmek yerinde olacaktır. Aksi halde yılmaz jeofizik mühendisi olma yolunda ilerlemeler mümkün olabilecektir.
Kitabın birinci bölümünde, girişte, genel elektromanyetizma ile yerbilimlerinde kullanılan jeo- önekiyle elektromanyetizmanın tarihçesi verilmiş ve kayaçların elektrik iletkenlik özellikleri ele alınmıştır. İkinci bölümde genel elektromanyetik alan kuramı ve bu kapsamdaki temel fizik ve matematik kavramlar ile tanımlar yer almaktadır. Elektromanyetik alan kuramı, elektrik-elektronik mühendisliğinin temel konularından biri olması nedeniyle dilimizde yayınlanan çok sayıda ayrıntılı ve yararlı kitap alanındaki ihtiyacı gidermektedir. Ancak, jeofizik mühendisliği öğrencileri için bu kitaplar fazla ayrıntılı ve kapsamlı olduğundan birinci bölümde sadece jeofizik bilimi çerçevesinde kullanılan elektromanyetik alan kuramının temel ve kavramlarına yer verilmiştir.
Kitabın üçüncü bölümünden itibaren altı farklı elektromanyetik yöntem anlatılmıştır: Manyetotellürik yöntem, yapay kaynaklı manyetotellürik yöntem, yatay halka elektromanyetik yöntem, çok alçak frekans elektromanyetik yöntem, geçici elektromanyetik yöntem ve yer radarı. Kuram ve uygulamaları birbirinden farklı olmaları nedeniyle her yöntem kendi içinde ayrı bölümlerde ele alınmıştır, ancak bazı temel anlatım ve kavramlar yeri geldikçe tekrarlanmıştır. Bu bölümden itibaren yer alan elektromanyetik yöntemler izleme kolaylığı sağlama amacıyla yaklaşık olarak aynı içerik sırasında sunulmuştur. Yöntemlerin fizik esaslarının anlatımında yöntemlerin kuramları gereği olan ağır matematik çözümlemeler yerine özet çözümler sunulmuş ve ispatlar için genişletilmiş kaynakçalar verilmiştir. Elektromanyetik yöntemlere ilişkin uygulama örnekleri genel olarak ülkemiz problemlerinden seçilmiştir, ancak dünyada literatür örneği olarak verilen bazı yabancı örnekler de öğrencilerimizin bilgisine sunulmuştur. Yine öğrencilerimizin verilen kaynaklardaki konuları kolayca anlayabilmeleri ve İngilizce terminolojiyi takip etmeleri amacıyla bazı kelimelerin İngilizce karşılıkları parantez içinde verilmiştir.