ELEKTRİK YÖNTEM 

Amaç

Elektrik özdirenç yöntemi en sık kullanılan jeofizik yöntemlerden biridir.  Elektriksellik, elektroliz işlemiyle yeryüzü boyunca oluşan iletimdir ve toprak ile kayaçlarda bulunan gözeneklilik ile gözeneklerin içerdiği su oranına bağımlı olarak değişim gösterir. Bu yöntemde amaç; yer içindeki yapıların yatay ve düşey yönde elektriğin iletim biçimlerini araştırmaktır. Kayaçlar, elektriği iletme yeteneğinin yanı sıra elektriğin iletimine karşı direnç adı verilir. Kayaç birimleri içerisindeki gözenekliliği az ve sıkı olanlar oldukça zayıf ileticiler ve yüksek dirence sahiptirler. Buna karşı gözeneklilik miktarı arttıkça gözeneklerdeki sıvı oranına bağlı olarak iletkenlik artar ve direnç azalır.

Uygulama Alanları

Doğru akım elektrik özdirenç (rezistivite) yönteminin uygulama alanları şunlardır;
 

• Jeolojik yapıların kalınlık ve derinliklerinin belirlenmesi

• Yanal değişimlerin saptanması ve jeolojik koşullara bağlı anomalilerin belirlenmesi

• Tuzlu su girişimi ve kirlilik haritalarının elde edilmesi

• Gömülü atık yerlerinin belirlenmesi

• Yeraltısuyu ve maden gibi doğal zenginliklerin aranması

• Kuyu logları

Yöntemin Özellikleri

Kolaylıkları
 

•  Düşey yönde oldukça iyi çözünürlük.

•  Hem sığ hem de derin amaçlı çalışmalar için kullanılması.

• Farklı uygulamalar için değişik elektrod dizilimi.

Zorlukları

• Yer altında gömülü metalik cisimlerden, borulardan ve kablolardan kolayca etkilenmesi.

• Çok düşük özdirenç değerlerinde etkinin azalması.

• Yüzey özdirenci çok yüksek olan alanlar için uygun olmaması.

Ölçüm Aletleri

Arazi ölçümlerinde şu aletler kullanılmaktadır;

• Elektrotlar: Bakır, demir, pirinç gibi metallerden yapılan, bir ucu sivri diğer ucu ise çekiçle vurulunca ezilmeyecek şekilde yapılan gereçlerdir.

• Kablo: Yapılacak olan açılıma göre yeterli uzunlukta, oldukça iyi iletkenliğe sahip, yalıtılmış, kolayca kopmayan türde olması gereklidir.

• Ölçü Aleti: Bu amaçla geliştirilmiş çeşitli ölçü aletleri vardır. Hepsinde amaç, verilen akıma (I) karşılık potansiyel farkı (DV) ölçmektir.

• Akım Kaynağı: Yere verilecek akım kaynağını oluşturan pil, akü veya jenerator gibi gereçlerdir.
   Ölçümleri Etkileyen Faktörler
  
  En sade anlatımıyla özdirenç yöntemi; iki farklı noktadan yere çakılan iki metal çubuk yoluyla yeraltına gönderilen elektrik akımının yeraltında oluşturduğu gerilimin diğer iki farklı noktaya çakılan iki metal çubuk yoluyla ölçme işlemidir. Bu ölçme işlemini etkileyen bazı faktörler vardır;

• Değme gerilimleri;

• Değme direnci;

• Elektrot uçlaşması;

• Doğal akımlar;

• Yatay akımlar.

Elektrot Dizilim Türleri

Elektrotların birbirlerine ve merkez noktaya olan konumlarına göre değişik dizilim türleri vardır. Elektrik özdirenç yönteminde kullanılan başlıca dizilim türleri şunlardır:
 

1. Schlumberger

2. Wenner

3. Dipol-Dipol

4. Pol-Dipol

5. Yarım Schlumberger

6. YarımWenner

1.Schlumberger Dizilimi

Bu dizilim merkez noktasına göre  simetrik iki akım ve iki potansiyel elektrodundan oluşur.Potansiyel elektrodlan arasındaki MN uzaklığı, akım  elektrodları arasındaki AB uzaklığına gö­re çok küçük alınır. Bunun amacı simetri merkezindeki elektrik alanı ölçmeye çalışmaktır. Teorik olarak, düşey elektrik  sondajı (D.E.S.) amacıyla A ve B akım  elektrodları arasını açtıkça M ve N potansiyel elektrodlarının yer değiştirmesine  gerek yoktur.


Açılım uzaklığı artıkça M ve N arasındaki potansiyel farkı ölçülemeyecek kadar küçük olur ve arazi çalışmalarında MN uzaklığı kademeli olarak büyütülür. En alt katmanın sonsuz özdirençli olması durumunda, görünür özdirenç eğrisinin S boyuna iletim çizgisine asimtot olması için, uygun yatay eksen değerleri seçilebilir. Bu yatay eksen değişkenine etkin uzaklık «effective spacing» denilmektedir.(Şekil 1.)

 

2.Wenner Dizlimi 

Wenner elektrot dizilimi, düşey süreksizliklerin belirlenmesi için kaydırma ölçü tekniği kullanılarak oldukça hassas bir şekilde yapılabilmektedir. Ölçme işlemi elektrot arası mesafe değişmeden profil boyunca kayarak veya ölçü noktası etrafında simetrik biçimde açılarak devem eder. Yanal yöndeki değişimler bu dizilimle daha kolay saptanır. Ancak, bu dizilim geometrisinde araştırma derinliği diğer yöntemlere göre daha azdır (akım elektrotları arasındaki uzaklığın yaklaşık üçte birine kadar  derinlikten bilgi alınabilir). Nüfuz derinliği az olduğundan sığ yapıları yüksek çözünürlükle belirleyebilmektedir. (Wightman ve diğ.,2003). Daha fazla kablo ve personel gerektirmesi dizilimin diğer dezavantajıdır. Dizilimin gürültüye karşı daha az duyarlı olması ise avantajıdır. (Şekil 2.)

 

3. Dipol-Dipol Dizilimi

Jeoelektrik çalışmalar amacıyla kullanılan dipol-dipol açılımında, akım ve potansiyel elektrotları birer çift olarak düşünülür. Akım elektrotları çifti akım dipolü ve potansiyel elektrotları çifti ise potansiyel dipolü olarak adlandırılır. Akım ve elektrot çiftleri birbirinden ayrı olarak arazide yerleştirilir.  Her iki çiftin aralarında n çarpanı (n=1,2,3 gibi tamsayı) kadar (n a elektrot aralığı) bir uzaklık vardır.  (Aşağıda gösterilmiştir) Bu dizilim türü daha çok yapay polarizasyon (IP) uygulamalarında tercih edilir.  n-aralıklamasına bağlı olarak yapılan çizim tekniği ile elde edilen IP yi andıran kesitler maden jeofiziğinde başarılı bir uygulamadır.Ayrıca Özel jeolojik problemlerin çözümünde de Dipol dizilim türlerinin kullanıldığı bilinmektedir.  (Şekil 3.)

 

4. Pol-Dipol

Pol-Dipol dizilimi potansiyel elektrodların arasın değişmeden  bir yerde sabit tutularak bir tane olan akım elektrodunu belli mesafede açarak ölçüm yapılır aşağıda gösterilmiştir.