1. GRAVİTE YONTEMİNİN TEMELİ
Gravite yontemi , temel jeofizik yontemlerinden biridir. Yeraltnın homojen olmaması ve değişik yoğunlukta kayaclann bulunması nedeniyle yerkurenin yercekimi ivmesi "g" de kucuk değişmeler meydana meydana gelir. Bu değişmelerin , yeryuzunde , ozel aletlerler olculmesi ve bu değerlerin kıymetlendirilmesi, gravite yonteminin teşkil etmektedir. Demekki gravite yontemi kısaca , yeraltındaki değişikyoğunluklardan oluşan yercekimi ivmesi " g" tun kucuk değişmelerini olcmek ve bu olcu değerlerini kıymetlendirerek yeraltında aranan cisim veya jeolojik yapı hakkında bilgi edinmektir.
Bir maden yatağıyla yatağın etrafındaki kayacın yoğunlukları arasında fark yoksa , boyle bir maden yatağı gravite yontemiyle bulunamaz . Ayrıca yeraltının hep yatay tabakalardan ibaret olması halinde de, bu durum gravite yontemiyle saptanamaz.
Gravite yonteminin Turkiye'deki uygulamasında ilk olarak M.T.A Enstitusunde başlanmıştır.Coğunlukla petrol aramalarında uygulanmıştır . Bugun de butun petrol aramalarında bir on etut olarak gravite yontemi uygulanmaktadır.
Turkiye 'de gravite yonteminin maden aramalarındaki uygulanışı yine M.T.A Enstitusunde olmuştur. K. Ergin 'in 1947 deki Dudaş antimon aramaları ilk uygulamalardandır.
(M.T.A arşivi ) 1951'de S. Yungul tarafından Guleman'da krom aramalarında uygulanan gravite yontemiyle olumlu sonuclar alınmıştır. 1959 yılından sonra M.T.A Enstitusunde demir aramalarında da gravite yontemi uygulanmaya başlanmıştır. (M.T.A arşivi ) gravite yonteminin , maden aramalarında daha cok , yoğunluk farkı buyuk olan madenlerle rezervi buyuk olan madenlere uygulanması gerekir. Gravite anomalileri yer altı jeolojisindeki yoğunluk farkından ileri geldiğinden , gravite haritasındaki her anomali aranan cevhere ait olmaya bilir. Yer altı jeolojisinin ve yoğunluk farklarının iyi bilinmesi değerlendirmede onemli rol oynar.
Petrol aramalarında , petrolle ilgili yapıyı, fay ve tuz damlandı ortaya cıkarmak , sismik etutlere yardımcı olmak amacıyla gravite yontemi uygulanmaktadır. Ayrıca , muhtelif tektonik uniteleri tetkik etmek , buyuk fay sistemlerini ortaya cıkarmak , genc tabakalar tarafından ortulmuş havzalarda mağmatik kutle sınırını
araştırmak , yerkabuğunun kalınlık ve strukturlerini incelemek amacıyla gravite yonteminden yararlanılmaktadır.
Bugun gerek karada ve gerekse denizlerde hem ekonomi , hem de bilimsel amaclar icin gravite etutleri yapılmakta olup , gun gectikce gravite yonteminin uygulanması onem kazanmakta ve gelişmektedir.
1.1. Gravite Anomalilerinin Kaynağı
Yeryuzunde olculen butun gravite anomalileri kayaclann yatay yoğunluk değişimlerinden ve duşey yoğunluk sınırlarının yatay olmamasından ileri gelirler. Eğer yeri oluşturan malzemeler yatay homojen yoğunluklu tabakalar olsaydı, yoğunluk duşey olarak değişse dahi hicbir gravite anomalisi vermeyecekti. Eğer tabakalar farklı yoğunluklu kutlelerin bir araya gelmesiyle oluşmuşlarsa, yeryuzundeki bir noktadaki gravite değeri bu kutlelerin her birinin ayrı-ayrı gravite etkileri toplamından kaynaklanmaktadır.
Genel olarak aşağıdaki jeolojik faktorler gravite anomalisine sebep olmaktadırlar:
Tortul kayac tabakalarının yapısı ve yoğunluk sınırları. Yatay bozulmalar ve
yatay yonde gorulen yoğunluk değişimleri.
Kristalin temelin yuzey topografyası. Kristalin temel, tortul kayaclarda daha
yoğun olduğundan dolayı bu daha cok etkinliğe sahiptir.
Kristalin temelin ic yapısı. Kristalin temeli oluşturan kayaclann yoğunluğu
onemli bicimde farklılık gostermektedir ve bu nedenle de temelin ic yapısı
coğunlukla şiddetli gravite anomalileri oluştururlar. Petrografik ve yoğunluk
etkisi temel derinliği buyuk olmadığı hallerde etkili olmaktadır.
Yer kabuğunun derinlik yapısı. Yer kabuğunun heterojen yapısının gravite etkisi
jeosenklinal bolgelerde daha fazla gorulmektedir.
Bu faktorlerin her birinin gravite etkinliği incelenen arazinin genel jeolojik şartlarına bağlıdır.




1.2. Rejyonal ve Reziduel Gravite Anomalileri
Gravite olculerinden elde edilen gravite değerlerinin jeolojik yorumunun yapılabilmesi icin gravite anomalilerinin ayrılması ve gravite alanı donuşumleri geniş bir şekilde kullanılmaktadır. Bu konu uzerine yapılmış pek cok calışma vardır (Andreev,1938; Fisher, 1942; Hughes, 1942; Skeels, 1942;Kogbetliantz, 1944, 1945;Griffm, 1949;Peters, 1949; Agogs, 1951; Oldham ve Sutherland 1955; Grant, 1957; Pick vd, 1973; Blakely, 1995).
Bu işlemin yapılmasını zorunlu kılan, gozlem gravite alanının cok sayıda jeolojik nedenlerin etkisini gostermesidir. Bunlardan en onemli olanları tortul birikimlerin yapısal ozellikleri, bileşenlerinin yoğunluğu, kalınlığı, kristalin temelin petrografik heterojenliği, yuzey topografyası, ve kısmen de asidik ve bazik intruziv cisimlerin olması ve yer kabuğunun derinlik yapısı olmaktadır.
Superpozisyon prensibine bağlı olarak değişik jeolojik yapıların gravite etkileri toplanarak tek bir gravite alanı doğurmaktadır. Toplam alanın yorumu icin bu toplam anomalilerin bileşenlerine ayrılması gerekmektedir.
Genel olarak yeryuzundeki bir noktada olculentoplam gravite anomalisi,
rejyonal bileşen veeziduel bileşenlerine ayrılabilir. Bunlardan başka gravitenin uygulanmasında ve topografide olcum hatalarına bağlı bir kısım vardır. Bunlar gurultuler şeklinde gorulmektedir. Bu gurultuler de olculerle ust uste binmiş durumdadır. Butun bu etkiler hesaba katıldığında gravite alanını

şeklinde yazabiliriz. Yorumun doğru bir şekilde yapılabilmesi icin olcumlerde bulunan gurultulerin suzulerek atılması gerekir (Naidu, 1967). Rejyonal ve reziduel anomaliler ise yeraltındaki farklı derinliklerde yer alan farklı yoğunluklu cisimlerin etkileridir. Rejyonal bileşen alcak frekanslı derin kutlelerin, reziduel bileşen ise yuksek frekanslı sığ kutlelerin etkisinden kaynaklanmaktadır. Bunların toplamı gravite alanını vermektedir. Rejyonal anomaliler Bouguer anomali haritasında yavaş bir değişim, reziduel anomaliler ise daha hızlı bir değişim gosterir.
Bolgesel ve yerel anomalilerin ayrımı nispidir. Yani, rejyonal ve reziduel anomaliler calışma alanının buyukluğune gore tanımlanmaktadır. Kucuk bir alanda rejyonal anomali gibi gozuken anomali, inceleme sahası buyudukce lokal anomali gibi davranmaktadır.


1.3. Gravite Anomalilerini Ayırma Yontemleri
Gravite anomalilerinin yorumlanması icin Bouguer anomali haritasında, derin etkilerden ileri gelen rejyonal anomalilerin sığ kutlelerin etkisinden oluşan reziduel anomalilerden ayrılması gerekmektedir. Bu anomalilerin birbirlerinden ayrılması icin temelde iki yontem vardır:
Korelasyon-İstatistik yontemler
Deterministik yontemler
1.4 Korelasyon-İstatistik Yontemler
Korelasyon-İstatistik yontemler gravite anomalisiyle kesit arasında belirli bir ilişki olmadığı durumlarda kullanılmaktadır. Bu yontem kullanılarak gravite anomalisinin belirli bir sınırın şeklinin değişmesini ortaya koymak mumkundur. Bu yontemle orneğin gravite anomalisinin kristalin temel yapısına bağlı olduğu belirlenmiştir. Korelasyon yonteminin bu şekilde kullanımı gunumuzde de yapılmaktadır. Detaylı gravite olcumlerinin yapılmasıyla deterministik yontemlerin ağırlığı artmış olmasına rağmen korelasyon-istatistik yontemler hala basarı ile uygulanmaktadır. Korelasyon-İstatistik yontemler sismik verilerle kullanıldığında cok etkili sonuclar vermektedir.
Bu yontem jeofizik alanların rasgele durağan ergodik fonksiyonlar şeklinde gosterilmesi esasına dayanır. İstatistik yontemler gerekli sinyalin rasgele gurultuden ayrılması problemine ozel istatistik işlemler yaparak cozmektedir. İstatistik yaklaşımın kullanılmayışı durağan rasgele fonksiyonların ergodik fonksiyon olması şartındandır. Bunun da gercekleşmesi mutlaka başlangıc verilerinin cok buyuk (hem de profillerin cok uzun) olmasına bağlıdır. Korelasyon-İstatistik yontemlerin matematik temelinde dispersiyon D(x), oto korelasyon ve karşılıklı korelasyon " fonksiyonlarının tanımına dayanmaktadır (Serkerov, 1986).
Dispersiyon eğrisinin profil boyu sapmalarını belirtmektedir ve


(2)

denklemiyle verilmektedir. Burada N, profillerin nokta sayısını vermektedir. N, cok buyuk olmadığından D(Ag) kayan pencere yontemi ile hesaplanmaktadır. Boyle dispersiyona secilmiş dispersiyon denilir ve bunun eğrisi lokal anomalileri ayırmada kullanılır. İki farklı fonksiyon (orneğin Ag(jc) anomalisi ve H yuksekliği) arasındaki korelasyon bağıntısı

(3)

olarak hesaplanır. Ag(x) değerini r kadar kaydırarak Ag(x + t) değerine bağlı olması oto korelasyon fonksiyon ile belirlenir.

-(4)

İki farklı fonksiyonun birinin diğerine bağlı olması (orneğin iki komşu profildeki Ag değerlerinin)


(5)
denklemiyle ifade edilir, r kayması ^(V/nun maksimum olduğu değerde bulunur.
Genelde korelasyon yontemler gravite anomalisini doğuran sınırın ortaya konulması problemlerine, istatistik yontemler ise petrol-gaz aramalarına uygulanmaktadır.
1.5 Deterministik Yontemler
İstatistik yaklaşımdan farklı olarak gravite alanının bazı ozelliklerini dikkate almaktadır. Orneğin sinyalin potansiyel fonksiyon olarak kabul edilmesine karşın, gurultu bazı durumlarda potansiyel fonksiyon, bazı durumlarda rasgele fonksiyon, bazen da bunların karışımı olduğu kabul edilir. Sinyalin gurultuden ayrılmasına imkan sağlayan onemli şart bunların spektrumlarındaki fark olmaktadır. Deterministik yontemlere gravite alanının donuşum yontemleri, suzgec operator yontemi, interpolasyon, extrapolasyon, yaklaştırma yontemleri, integral denklemlerin cozum yontemleri dahil edilmektedir ve
eğrileri yuvarlatma yontemi
ortalama değer yontemi
profil yontemi
turev yontemi
analitik uzanım yontemleri
suzgecleme yontemi
polinomal yaklaştırma yontemi
Andreev Griffin yontemi
Saxov-Nygaard Yontemi
Tam Gradyan yontemi
olarak sıralanabilir.

Reziduel anomalinin ayrılması icin yontem secimini etkileyen pek cok etken vardır. Bu etkenlerin başında yapılacak işin miktarı, gravite haritasının karmaşıklığı, istasyonların sıklığı ve dağılımı, verilerin kalitesi gibi etkenler gelir. Cok fazla veri ve karmaşık gravite haritaları bulunduğu zaman analitik yontemlerin secilmesi en uygundur. Az veri ve basit bolgesel etkiler olduğu zaman grafik yontemler tercih edilmelidir.
Gravite anomalileri incelendiğinde bilinen jeolojik yapıların anomalilerinin cıkarılması gerekir. Tortul tabakasında bu kutleler sığ kısımlardaki yoğunluk heterojenliği bolgeleri olmaktadır. Bu kısmın yapısı elektrik ve sismik yontemlerle cok kolay elde edilebilmektedir. Kristalin temelin ust kısımlarının etkisi kuyu ve jeofizik yontemlerden hazırlanan kesitler kullanılarak belirlenmektedir.
Bu şekilde ayrıca birimlerin gravite etkilerini cıkartmakla elde edilen anomaliye artık anomali denilir. Artık anomalilerin bulunması da jeolojik yorumlamanın bir aşamasıdır.
Ayrıca faktorlerin gravite etkilerinin dikkate alınması yontemi incelenen probleme bağlı olmaktadır. Cok zaman bu etki duzlem şekilli tabaka formulu ile yapılmaktadır. Yoğunluk bilgileri daha doğru bilindiğinde Parker yontemi kullanılmaktadır (Parker, 1972).
Bu calışmada, Andreev-Griffin ve Saxov-Nygaard yontemleri ele alınmıştır
__________________