Gönderen Konu: Manyetik Yöntem  (Okunma sayısı 19678 defa)

Çevrimdışı joshkirrby

  • Yeni Üye
  • *
  • İleti: 7
    • Profili Görüntüle
Manyetik Yöntem
« : 29 Nisan 2009, 12:32:25 »
MANYETIK ARAMA YÖNTEMLERI

1. GIRIŞ

   Jeofizik aramaların en eski yöntemidir. Hem maden aramalarında, hem de petrol aramalarında kullanılmaktadır. Manyetik arama yönteminin amacı, yerin manyetik alanındaki değişimlerinin incelenmesidir. Gravite yöntemi ile çok büyük benzerlikleri vardır, her ikisi de doğal potansiyel yöntemidir. Gravite de yalnızca yerin yerçekimi ivmesinin düşey bileşeni ölçüldüğü halde, manyetikte yer manyetik alanın çeşitli bileşenleri (çoğunlukla düşey ve toplam bileşenleri) ölçülebilir. Yeraltında bulunan bir cismin manyetik anomali verebilmesi için cismin manyetik duyarlılığının çevresindeki kayaçlardan farklı olması gerekir.

   Manyetik arama yöntemi, petrol araştırmalarında tortul havzaların tanımlanmasına yarayan taban yapıların derinliklerinin saptanmasında kullanılır. Taban yapıyı meydana getiren başkalaşım ve püskürük kayaçların manyetik duyarlılığı üstteki tortul kayaçlara göre daha fazladır. Bu nedenle, çoğunlukla elde edilen manyetik anomali taban yapının topoğrafyasını yansıtır. Gravitedeki yoğunluk farkından, sismikteki hız farkından ileri gelen anomaliler, manyetik ile beraber kullanıldığında bölge hakkında ayrıntılı bilgi elde edilebilir. Maden araştımaların da esas olarak demir aramalarında manyetik yöntem kullanılmaktadır. Fakat diğer madenler de belirli manyetik özellikleri göz önüne alınarak bu yöntemden yararlanılabilinir. Ayrıca levha tektoniğini kuramında önemli yer tutan Paleomanyetik çalışmalar yine yerin ve kayaçların belirli manyetik özellikleri göz önüne alınarak yapılmaktadır.

   1940’lı yıllara kadar manyetik çalışmalar yalnızca karada yapılmasına karşın, daha sonraları geliştirilen cihazlar yardımıyla hava ve deniz ölçümleri de yapılmaya başlanmıştır. Uydu manyetik ölçümleri (MAGSAT) yapılır.

   Gravite ve manyetik yöntemlerin yorumlama teknikleri birbirlerine çok benzerler ve potansiyel kuramı kavramlarından hareket edilir. Gravite de yalnızca yoğunluk farkına bağlı çekim kuvveti yerine, manyetik şiddetin yönü de önemlidir. Aynı zamanda kayaçların yoğunluk değişimleri fazla değildir. Bunun yanı sıra kayaçların manyetik özellikleri çok değişkendir. Bu nedenlerden dolayı, manyetik anomalilerin yorumu daha zor ve karmaşıktır.

2. MANYETIK TEMEL TANIMLARI

Manyetik Kutuplar:
   Serbest salınımdaki manyetik çubuk (manyetik dipol)’un bir ucu sürekli kuzey manyetik kutbunu gösterir. Bu uç kuzeyi arayan artı kutuptur. Diğer uç ise eksi manyetik kutuptur. Manyetik kutuplar sürekli çiftler (Manyetik dipoller) halinde bukunurlar. Eğer çubuk çok uzun ise + kutup veya – kutup olarak nitelendirilebilinir
 


Manyetik Kuvvet:
   Eğer kutup şiddetleri m0 ve m olan iki kutup arasındaki uzaklık r olduğunda oluşan manyetik kuvvet F:
         m0 ●-------------------- r --------------------● m               (1)
      F = (1/μ)* mo*m/r2
Ifadesi ile verilir. Burada μ sabit olup, ortamın manyetik geçirgenliği (Permeabilitesi)’dir. Boşluk veya havada bu değer 1 olarak alınır. Eğer iki kutup aynı işaretli ise birbirlerini iterler, tersi ise çekerler. Eğer kutup şiddetleri 1 birim olan iki kutup arasındaki uzaklık 1 cm ise kutuplar birbirlerini 1 dyn’lik bir kuvvetle iterler veya çekerler.
Sembol     Anlamı               CGS birimi     MKS birimi
     m         Kutup şiddeti          cgsb              weber
     r           Uzaklık                   cm                 metre
     F          Kuvvet                    dyne              newton
     H          Alan şiddeti            oersted          tesla
                                             ( veya gauss)
     
Manyetik Alan Şiddeti:   
   Manyetik alan şiddeti o alanda bulunan birim kutba etki eden kuvvet cinsinden ifade edilir. Eğer manyetik alanı H cinsinden ifade edersek:
H = F/m0       H = (1/μ)* m/r2                        (2)
Manyetik alan şiddeti kuvvet çizgilerinin yoğunluğu cinsinden veya birim alana düşen kuvvet çizgisiyle ifade edilir. Manyetik alan şiddeti birimi, Uluslararası Fizik Örgütünce, Oersted olarak benimsenmiştir. MKS biriminde bu Tesla olarak bilinir:
1 Tesla = 104 Oersted
1 nT   = 10-5 Oersted = 10-9 Tesla

Manyetik moment:
Bir çubuk mıknatısın manyetik momenti (Tek kutup bulunmadığı ve dolayısıyla iki eşit ve birbirinin ters işaretli iki kutbun meydana getirdiği mıknatısa manyetik dipol denir), kutup şiddeti ile iki kutup arasındaki uzunluğun çarpımına eşittir.
M = m.L
Manyetik momentin yönü iki kutbu birleştiren hat boyunca ve kuzeyi arayan kutup yönündedir.

Manyetizasyon şiddeti (polarizasyon):
   Dış bir manyetik alan ortamında bulunan bir manyetik cismin yüzeyinde kutuplar oluşur. Bu duruma polarizasyon (kutuplaşma) yani indüklenme denir. Polarizasyon yönü etkiyen alan doğrultusundadır. Birimi ise:
    Manyetik moment / birim hacim (emb/cm3)

Manyetik Duyarlılık (k; Süseptibilite):
   Tekdüze bir yapıya sahip cisim, manyetik alan şiddeti H olan bir ortamda indüklenmiş alan şiddeti:
    I = k.H.Sinφ (φ etkiyen alanın cisme yaptığı açı)
Eğer φ = 90◦ ise (alan yüzeye dik) I = kH olur. Buradaki k oransal bir katsayı olup Süseptibilite olarak bilinir.

Manyetik Indüksiyon (B):
   Dış bir alanın (H) indüklediği manyetik kutuplar kendi alanlarını da yaratırlar. Bu da manyetik alan şiddeti (I) ile ilgilidir: H’ = 4Π*I
Dolayısıyla manyetik cismin içindeki total manyetik akı ise Manyetik Indüksiyon olarak bilnir:
    B = H + H‘ = (1+4Π)H = (1+4Π*k)H                  (3)
(1+4Π*k)’ya Permeabilite denir ve oransal katsayıdır. Permeabilite iki kutup arasındaki çekme veya itme kuvvetinin, indüksiyonla değişiminin bir ölçüsüdür. Büyüklüğü ise kutupların bulunduğu ortamın özelliğine bağlıdır.

3. YER MANYETIK ALAN BILEŞENLERI

   Yer manyetik alkanı vektörel bir değer olup zaman veya uzaysal ortamlarda değişkendir. Manyetik kuzeyi arayan ucun gösterdiği yöne Manyetik Kuzey denir ve Manyetik Boylam olarak bilinir. Coğrafik Kuzey ile yapılan açıya (D) Deklinasyon (Sapma) denir ve doğuya doğru pozitiftir. Bu yatay manyetik bileşen (H) vektörüdür. H vektörünün kuzey bileşeni (X) ve doğu bileşeni (Y) olarak bilinir. Toplam bileşen (F) ile yatay bileşenin yaptığı açı (I) Inklinasyon (Eğim) olarak bilinir ve aşağı doğru pozitiftir. Bu bileşenler arasında aşağıdaki bağıntılar vardır:
   H = FCosI   Yatay bileşen
   Z = FSinI   Düşey bileşen
   X = HCosD = FCosI*CosD
Y  = HSin D = FCosI*SinD
F2 = H2 + Z2 = X2 + Y2 + Z2      Toplam bileşen
TanD = Y/H   Dekinasyon
TanI = Z/H   Inklinasyon

   Yer manyetik alanın esas kaynağı yerkürenin içidir. Yüzeydeki kayaçların ve atmosferik etkilerin yarattığı manyetik alanlar geçicidir ve çok küçük miktarlardadır (%97’si içtendir). Gözlemlerin yapıldığı 17’nci yüzyıldan beri yer manyetik alan şiddeti ile deklinasyon ve inklinasyon açıları sürekli değişmektedir. Yer manyetik alanın toplam bileşeni Türkiye üzerinde ortalama yılda 25-30 nT artmaktadır. Bu dünyanın değişik bölgelerinde farklı miktarlasrda artar veya azalır.



4. MANYETIK YÖNTEMIN TEMELLERI

   Gravite de olduğu gibi manyetik alanlarda skalar potansiyel fonksiyonundan elde edilebilinir:
   F(r) = -▼A(r)                              (4)
ve bu potansiyel birim kutbu manyetik alana karşı hareket ettirirken yapılan iş olarak tanımlayabiliriz:
   A(r) = - ∫F(r).dr = m/μr                        (5)
Tek kutup diye bir olgunun bulunmaması nedeniyle, μ= 1 alındığında iki kutupluluk için:
   A = m/r1 – m/r2                           (6)
olur. Eğer r>>l ise, dış nokta P’deki manyetik potansiyel:
   A ≈ 2mlCosθ/r2 ≈MCosθ/r2                        (7)


Doğadaki cisimleri manyetik dipollerin toplamından oluştuğunu varsayabiliriz. Bu durumda sonuçta birim hacimdeki vektör dipol moment M(r) ile ifade edilirse:
   A = MCosθ/r2 = -M.▼(1/r)                        (8)
Tüm cisim için manyetik potansiyel:
   A(r0) = - ∫vM(r ).▼(1/(│r0-r│)dV                     (9)
Eğer tüm cisim için M sabitse ve α1 =li + mj + nk sabit yön ise:
   M.▼ = M∂/∂α = M(l∂/∂x + m∂/∂y + n∂/∂z)                  (10)
Ve   A(r0) = -M δ/δα ∫v(1/(│r0-r│)dV                     (11)
Bu yönde elde edilen manyetik alan ise:
   F(r0) = ▼ ∫vM(r ).▼(1/(│r0-r│)dV                     (12)
Bir yerdeki manyetik alan, cismin manyetik alanı (Fr ) ile yer manyetik alanı (F0) toplamıdır.
   Ft = F0 + Fr                              (13)
Eğer yer manyetik alanında çok büyükse ve yer manyetik alanın doğrultusu β1 vektörü ile ifade ediliyorsa:
   Fβ(r0) = -β1.▼A(r0) = - ∂A(r0)/ ∂β = M ∂2/∂β∂α ∫v(1/(│r0-r│)dV         (14)
Iki boyutlu olduğunda (logaritmik potansiyel):
   Fβ(r0) =  2M ∂2/∂β∂α ∫s(log│r0-r│)dS veya                  
Fβ(r0) = 2kFo∂2/∂2β ∫s(log│r0-r│)dS (Kalıcı manyetizma yoksa)         (15)
Burada S arakesitin alanıdır. Görüldüğü üzere manyetik problemde sorun graviteye göre daha da karmaşıktır.

Poisson Ilişkisi:
   Aynı cisimde (manyetizasyon ve yoğunluk dağılımları tekdüze ise) manyetik potansiyel ile manyetik potansiyel arasında aşağıdaki bağıntı yazılabilir:
   A = -§/(γρ).∂U/∂= -§/(γρ)▼U.α1 = -§/(γρ).gα               (16)
α ve α1 sırasıyla polarizasyon yönündeki vektör ve birim vektörlerdir. gα ise α yönündeki gravite değeridir. Düşey manyetik bileşen için:
   Z = §/(γρ).gz/∂z                            (17)
olur.

Alan Denklemleri:
   Manyetik potansiyelde aynen çekim potansiyelinde olduğu gibi kütlenin olmadığı yerlerde Laplace Denklemini sağlar:
   ▼2A = 0                              (18)
Kütlenin var olması halinde de Poisson Denklemini sağlar:
   ▼2A = 4Π▼.M(r)                           (19)

4. KAYAÇ MANYETIZMASI

   Kayaçların manyetik özelliği atom ve molekül yapılarıyla ilişkilidir. Atom yapısındaki elektron dizilimleri maddelerin manyetizmasının temel özelliğidir. Kayaçları meydana getiren minerallerin konumlarına göre kazandıkları bir manyetik domenleri vardır. Buna göre üç türlü manyetizma mevcuttur.
(a)   Diamanyetizma: Negatif manyetik duyarlılık (süseptibilite) gösteren manyetizma türüdür. Elektron yörüngeleri tam dolu maddeler dış manyetik alan altında ters yönde manyetizma gösterirler. En yaygın diamanyetizma gösteren bilinen kayaç türleri grafit, jips, mermer ve tuzdur.
(b)   Paramanyetizma: Tanım gereği tüm diğer maddeler paramanyetiktir. Etki eden manyetik alan altında düşük seviyede manyetize olma durumudur. Dış yörüngeleri en fazla sevide dolmamış atomlarda oluşur.Bu kayaç türleri: 22Ca-26Ni, 41Nb-45Rh, 57La-78Pt, 90Th-92U. Paramanyetik etki sıcaklıkla azalır.
(c)   Ferromanyatizma: Manyetik domenlerin net sonucu birbirlerini yok etmiyorsa bu tür manyetizmaya ferromanyetizma denir. Doğada aslında böyle bir mineral yoktur. Alan yokken bile bir manyetizmaya sahiptirler. Ferromanyetizma sıcaklıkla değerini kaybeder ve Curie derecesinde sıfır olur. Bu tür manyetizmaya bağlı olarak üç tür manyetizma vardır: (i) Ferromanyetizma (Alan olmasa da manyetik özelliği var); (ii) Ferrimanyeizma (Alan sıfır olduğunda manyetizması yok; tüm demir mineralleri bu türdür); (iii) Antiferromanyetizma (Domenler birbirlerini yok ettiklerindeki durumdur; Hematit buna örnektir.

Kalıcı Manyetizma:
   Bir alan olmasda manyetik özellik gösterme durumudur. Buna çoğunlukla Normal Kalıcı Manyetizma (Normal Remanent Magnetism: NRM) denir. Kalıcı manyetizma türleri:
(i)   Kimyasal Kalıcı Manyetizmza (CRM):  Kimyasal değişim sonucunda tanelerdeki büyümeye paralel gelişen kalıcı manyetizma türüdür.
(ii)   Tanecik Kalıcı Manyetizması (DRM): Taneler çökelirken oluşan kalıcı
manyetizma türüdür.
(iii)   Eş-sıcaklık Kalıcı Manyetizması (IRM): Dış elektriklenmelerle oluşan kalıcı manyetizma türüdür. Yıldırım çakmaları gibi.
(iv)   Isısal Kalıcı Manyetizma (TRM): Bir ferromanyetik kayacın Curie derecesinden aşağıya goğru soğurken kazandığı kalıcı manyetizma türüdür. Oluşum zamanın yer manyetik alanın doğrultusunu kazanırlar. Paleomanyetizma için çok önemlidir.
(v)   Akışkan Kalıcı Manyetizma (VRM): Zaman içinde dış kuvvetlerin etkisiyle oluşur ve ince taneli kayaçlarda etkindir.
Bu olgular Paleomanyetik çalışmalar için önemlidir. Manyetik anomalileri yorumlarken bazı özel durumlarda kalıcı manyetizma etkileri de göz önüne alınmalıdır.

Kayaçların Manyetik Duyarlılığı (Süseptibilite):
Manyetik duyarlılık (k), manyetikte gravitede ki yoğunluğa eşdeğerdir. Kayaçlarda manyetik duyarlılık çok değişkendir. Esas itibariyle kayacın içindeki manyetit (Fe3O4) ve benzeri mineralleri miktarı ile doğru orantılı olarak artar veya azalır.

Kayaç Türü      Manyetik Duyarlılıkx106 emu
         Aralık         Ortalama
Kireçtaşı      2-280         25
Kumtaşı      0-1660         30
Şeyl         5-1480         50
Şist         25-240         120
Gnays         10-2000
Serpantin      250-1400
Granit         0-4000         200
Dolerit         100-3000      1400
Gabro         80-13000      4500
Bazalt         20-14500      6000
Andezit               13500
Peridotit      7600-15600      13000

5. MANYETIK ÖLÇÜ CIHAZLARI

   Manyetik ölçü cihazlarının duyarlılığı 1 ile 10 nT olacak şekilde düzenlenmiştir. Toplam alan şiddetinin çoğunlukla 50.000 nT olduğu varsayılırsa, gravite ölçü cihazları kadar duyarlılık gerekmez. Arama yöntemlerinde ilk önceleri Isveç maden pusulası kullanılmıştır. Burada basit olarak yer manyetik alanı ölçme cihazlarının genel bir tanımını yapalım:
-   Yer manyetik alanın mutlak değerini ölçenler (Yer manyetik alanın mutlak değerini ölçmede kullanılırlar)
-   Bağıl manyetik alanın ölçülmesi (Manyetometreler)
-   Kayaçların manyetik değerinin ölçülmesi (Manyetik duyarlılık ve kalıcı manyetik değeri Yer manyetik alanın Toplam, Yatay ve Düşey bileşenlerini ölçe bir sürü manyetometreler tasarlanmış ve yapılmıştır. Önceleri pusulanın özelliklerinden yararlanarak manyetik varyometreler kullanılmıştır. Daha sonra daha modern Fluxgate, Nükleer salınım (Proton manyetometerler) ve Rubidyum veya Sizyum buharı (optik pompalama) manyetometreleri gibi sistemler geliştirilmiştir.

Bağıl Manyetik Alanın Ölçülmesi:
   Bunlar manyetik arama yöntemleri için geliştirilen cihazlardır. Dört kategoride irdeleyebiliriz:
(i) Varyometreler
   - Schmidt Düşey ve Yatay Bileşen Ölçerler
   - Torsiyon Manyetometresi
(ii) Fluxgate Manyetometresi
(iii) Proton Manyetometresi
(iv) Optik Pompalama Manyetometresi

(i) Varyometreler
   Adından da anlaşılacağı üzere manyetik alandaki değişimlaeri ölçen cihazlardır. Bunlar 30-40 yıl öncesine kadar esas olarak düşey bileşeni ölçen cihazlar olarak kullanılmışlardır. Birçok değişik yapılmış türleri olmasına karşılık esasları duyarlı manyetik dipolün eğiminin saptanması ilkesine göre çalışırlar.
   
 M = Manyetik enlem karşı koyma ağırlığı; m= Duyarlılık karşı koyma ağırlığı; 2l dipol uzunluğu. M = 2 m0l dipolün manyetik
    momenti.

M ağırlığı enleme bağlı olarak dipolün yataylığını sağlar. Eğer noktalar arasında bir fark oluştuğunda θ açısı kadar bir sapma olur. Işte bu değer o noktadaki düşey bileşen sapma değerini verir:
   ΔZ = (mgd/M + Hcosφ)Δθ                        (20)
 Esas amaç düşey bileşeni ölçmek olduğundan diğer bileşenin etkisi yok edilmelidir. Bu durumda ancak φ açısının Π/2 yapılmasıyla sağlanabilinir (manyetik boylama dik). Bu durumda ΔZ = mgd/M.Δθ olur. Bu sistemler θ açısındaki küçük değişimleri ölçerler ve bu değerleri de alet sabit ile çarparak dğerleri nT olarak verirler.

   Aynı işlemi burulma miktarlarını saptayan Torsiyon manyetometreleri ile de yapabiliriz. Burada açı ölçmek yeri yataylığı sağlamak için sarım sayısını ölçerek yaparız.

(ii) Fluxgate Manyetometresi:
   Bu manyetometreler ikinci dünya savaşı sırasında Alman denizaltılarının yerini tesbit etmek amacıyla geliştirilmiş ve sonrada jeofiziğe uyarlanmıştır. Bu manyetometreler çok çabuk manyetik doygunluğa erişebilen iki metal alışım çubuğundan oluşur. Bu çubuklarda iki sarım bulur. Birincil sarım oluşturulan elektrik akımını geçirir. Ikincil sarım ise bir voltmetreye bağlıdır. Çubuklar üzerinde oluşan alanlar birbirlerinin tersidir ve yer manyetik alanı olmadığı durumlarda birbirlerini yok ederler. Eğer yer manyetik alanı bulunursa bu fark voltmetrede okunan farka eşit olur.
       

   Bu sistemler oluşan voltaj farkını (artı ve eksi değerlerin mutlak değerlerini toplayarak) bunu o noktadaki yer manyetik değeri olarak saptar. Bulunan değer çubukların doğrultusunun yer manyetik alanıdır. Eğer düşey tutarsak yer manyetik alanın düşey bileşenini okuruz.

(iii) Proton Manyetometresi:
   Bu cihazlar tamamen farklı bir fiziksel olguyu kullanarak yer manyetik alanını ölçerler. Protonlar normal hallerinde yer manyetik alan doğrultusunda konumlanırlar. Eğer bu protonlar yer manyetik alanına dik yönde polarize edilirlerse akım kesildikten sonra protonlar yer manyetik gücüne bağlı olarak dönme hareketi yaparak eski konumlarına dönerler. Larmor frekansı olarakta bilinen ω açısal hızıyla protonun dönmesi:
   Ω = γpF                              (21)
Burada F yer manyetik alanı ve γp ise protonun jiromanyetik oranıdır. Eğer dönme frekansı f ölçülebilirse, yer manyetik alan değeri;
   F = 2Πf/γp                              (22)
Olarak saptanır. 2Π/γp = 23.4874±0.0018 nT/Hz birimindedir. Proton manyetometresinin esası bu dönme frekansının ölçülmesi işlemine dayanmaktadır. Frekans ne kadar hassas ölçülürse manyetik alanda o oranda hassas ölçülebilir.
                   

   Su veya hidrojence zengin petrokarbonlar (gazyağı) kullanılarak bir şişenin içine yerleştirilir. Bu şişenin etrafında iki sarım bulunur. Birincil sarım polarize eden akımı geçirir. Ikinci sarım ise protonları geri dönmesiyle oluşan ikincil akımı ölçer ve frekansta buradan okunur. Bu manyetometrelerin duyarlılığı frekans okumaya bağlı olarak 0.1 ila 10 nT arasında olabilir. Toplam manyetik alan ölçülür.

(iv) Optik Pompalama Manyetometresi (Sezyum Manyetometresi):
   Eğer bir gazı belirli bir ışık veya belirli frekanslarda radyo dalgaları ile ışınlarsak, elektronlar bir üst seviyedeki enerji bölümüne geçebilirler. Bu şekilde bir üst seviyeye toplanmış enerji aniden serbest bırakılırsa, daha önce aldıkları enerjiyi geri bırakırlar. Bu enerji değişimi Δ= h*f olur. Burada f radyasyon dalgasının frekansı, h ise Planck sabitidir (6.62x10-34 jül-s). Manyetik alanın olmadığı ortamlarda alkali metaller (Rb, Na, Ca ve He) normal halde A ve yükseltilmiş halde B seviyesindedirler. Eğer manyetik alan varsa bu seviyeler ikiye bölünürler (A1, A2 ve B1, B2). Dolayısıyla A1 ile B1 ve A2 ile B2 arasındaki enerji farkları etkiyen manyetik alanla ilişkilidir. Eğer biz A1 ve A2 arasındaki enerji farkını ölçersek, etkiyen manyetik alanı saptayabiliriz. Bu gidiş gelişteki enerji değişimi oluşan radyasyon frekansı ile orantılıdır. Bu şekilde bir enerji seviyesinin aşırı yoğunlaştırma işlemine optik pompalama denir.

   Bu olguyu kullanarak manyetometre tasarımları için Cs, Rb, Na ve He gibi elementleri kullanırız. Örneğin Rb manyetometrelerinde Rb buharı optik pompalayamaya tutulursa elektronlar manyetik alan ekseni etrafında Larmor frekansına göre dönme hareketi yaparlar. Yanıp sönmeler Laremor frekansında değişik ışık yoğunlukları oluştururlar. Işte fotoseldeki sinyal büyültülerek fotoseldeki sarıma geri beslenirse, sarım-büyültücü sistem bir osillatör olur ve frekansı da: F = 2Πf/g olur. Burada F yer manyetik alanı, f frekans ve g jiromanyetik sabit. Sistemin yaptığı yalnızca osillatördeki frekansı ölçmesidir. Bu sistemlerle 0.001 nT duyarlılıkta ölçümler yapabiliriz.
 


5. MANYETIK DÜZELTMELER

   Manyetik alan sürekli değişen bir özelliğe sahiptir. Bu değişimleri aşağıdaki başlıklar altında toparlayabiliriz:

(a)   Günlük Düzeltmeler:
   Baz noktasına 2-3 saatte bir geri dönülerek bu değişimler giderilebilinir. Başka bir yol ise baz noktasının manyetik alan değişimleri sürekli kaydedilerek bu işlem yerine getirilebilinir. Olağanüstü durumlarda (manyetik fırtınalar) o günkü ölçümler iptal edilir.

(b)   Isı Düzeltmesi:
   Arazide kullanılan cihazın (eğer biliniyorsa) ısı derecesindeki değişime bağlı olarak düzeltme yapılabilinir. Modern ölçüm cihazlarında bu sorun yoktur.

(c)   Topoğrafya Düzeltmesi:
   Bazı volkanik kayaçlarla örtülü yerlerde yüzey kayaçların manyetizasyonları çok önemli olabilir. Tam bir çözümü yoktur. Ölçü noktasının çukurda mı yoksa tepe de mi oluşu değerlerimizde önemli farklılıklar meydana getirebilir. Kayaçların manyetizasyonlarının tam bilinememesinden dolayı düzeltme işlemi çok zordur.

(d)   Yükseklik Düzeltmesi:
   Yer manyetik alanın düşey gradyanı kutuplarda 0.03 nT/m ve ekvatorda ise bunun yarısıdır. Daha doğrusu bu etki önemsizdir. Eğer çok dağlık bölgelerde çalışma yapılıyorsa, bunun gerçek ifadesi -0.047*F0 nT/m olup burada F0 (Oersted cinsinden) yer manyetik alanıdır. Kuzey yarım kürede (+) ve güney yarım kürede (-). Türkiye için ortalama -0.024 nT/m alınabilinir.

(e)   Enlem-Boylam Düzeltmesi:
   Yer manyetik alanı enlem ve boylama göre değişmektedir (Manyetik Kuzey kutbunda 0.72 Oersted; Ekvatorda 0.32 Oersted; Manyetik Güney kutbunda 0.64 Oersted). Yer manyetik alanı ayrıca yıldan yıla da değişmektedir. Bu değişimler Uluslararası Yer Manyetik Refreans Alanı (International Geomagnetic Refrence Field; IGRF) olarak hesaplanmıştır. Her enlem boylamda ölçüm zamanına göre düzeltmeler hesaplatırılıp yapılabilir. Bu geniş alanları kapsayan hava ve deniz çalışmalarında yapılır.

6. MANYETIK ARAMA YÖNTEMLERI

   Manyetik aramalar, gravitede olduğu gibi yerden, havadan ve denizde yapılabilir. Yerden yapılan çalışmalarda izlenen yol gravitede olduğu gibidir. Hava ve deniz çalışmalarında izlenen yol ise manyetik alanın sürekli kayıdı ile yapılır. Önceleri varyometreler kullanıldığı halde günümüzde artık gelişmiş manyetometreler kullanılmaktadır. Maden ve petrol aramalarında amaç değişiktir. Jeolojik haritalama ve petrol aramaları istisnasız havadan yapılmaktadır.

(a)  Yer Manyetik Çalışmaları:
   Hemen hemen jeofizik arama yöntemlerinin ilkidir. Demir madeni aramaları ile başlamıştır. Pertrol aramalarında nokta aralıkları 1-1.5 km olduğu maden aramalarında ise 10 ila birkaç yüz metre olabilir. Çalışmanın genel planlamasında aranan yapının uzantısına dik profiller atılır. Örneğin nokta aralıkları 25 m ise profil aralıkları 100 m olabilir. Doğal olarak karelej şeklinde de ölçümler yapılabilir. Eğer bölge karmaşık ise ara profiller de atılabilinir.

   Manyetik ölçü cihazları demir ve manyetik alan yaratabilen elektrik akımlarına karşı duyarlı olduklarından bu gibi yapılardan uzak tutulmalıdırlar. Ölçü noktası demiryollarından ve köprülerden en aşağı 40 m, arabalardan 10 m, demir parmaklıklarından (özellikle K-G yönlü olanlardan) 10-15 uzakta olmalıdır. Gerektiğinde gerilim hatlarından ve büyük binalardan uzakta tutulmalıdırlar. Ayrıca ölçüyü alan kişinin üzerinde de manyetik eşya bulunmamalıdır.
   
(b)   Havadan Manyetik Çalışmalar:
Havadan manyetik çalışmaların tarihi oldukça eskidir. 1920’li yıllarda Isveç’te balonla bilinen demir madeni yatakları üzerinde uçuşlar yapılmıştır. Ikinci dünya savaşında Fluxgate manyetometrelerinin bulunmasıyla havadan manyetik çalışmalar bu manyetometreler ile yapılmaya başlanmıştır. Bu manyetometrenin birbirine dik üç bileşeni ölçülerek toplam bileşen elde edilmiştir. 1960’ların başında bulunan proton manyetometreleri bunların yerini almıştır.

   Manyetometre ya uçağın kuyruk kısmına yerleştirilir veya arkasından sarkıtılarak (uçağın manyetik alanı dışında) ölçümler yapılır. Uçağın içinde ise uçağın manyetik alanı Helmholtz sarımları vasıtasıyla ortadan kaldırılır. Uçuş yönünü göre bir etki varsa değişik yönlerden aynı noktanın üzerinde ölçülerek, yöne göre sapmalar belirlenir.
 

   Havadan manyetik çalışmalarda hat aralıkları 0.5-2 km olabilir. Ayrıca bu hatları kesen her 10-20 km ara bağlama hatları atılır. Bu şekilde ölçüm hataları bağ hatları ile esas hatların kesimlerinden yapılır. Ölçüm yüksekliği 150 m ila 700 m civarında olabilir. Bu topoğrafyaya koşut uçuştur. Ayrıca belirli bir sabit yükseklikten de uçulabilnir. Günlük düzeltmeler için yerde bir noktada yer manyetik alanı ölçülebilir veya yakındaki bir gözlemevinden yararlanılınır. Hava manyetik çalışmalarda en büyük sorun uçağın konumunu belirlemektir. Önceleri bu işlem uçma hattını sürekli hava fotoğrafı çekilerek yapılıyordu. Uçağın yüksekliği ise altimetre ile tayin edilmekteydi. Günümüzde ise GPS konum belirleme (daha önceleri Loran, Shoran ve Trisponder sistemleri kullanılmıştır) ile rahatlıkla yapılmaktadır.

   Ayrıca uydulara yerleştirilen Sezyum manyetometreleri ile uzaydan yer manyetik ölçümleri yapılmaktadır. Bu ölçümlere MAGSAT verileri denir.

(c ) Deniz Manyetik Çalışmaları:
   Deniz manyetik çalışmaları deniz sismiği yapılırken gravimetre ile beraber yapılmaktadır. Manyetometre geminin manyetik alanından etkilenmemesi için gemi boyunun en aşağı üç katı geriden çekilmelidir. Bu da manyetometre (Proton veya Optik Pompalama)’nin gemini arkasından çekilmesi demektir (bu sisteme BALIK “FISH”) . 

7. MANYETIK ANOMALI YORUMU

   Manyetik anomali haritalarının gelişigüzel ve karmaşık özelliği nedeniyle, yorumu çoğunlukla yalnızca kalitatiftir. Gerçekte manyetizmayı iyi bilen birisi yüzey manyetik konturlardan yeraltı özelliklerini kolayca çıkarabilir.Sık sık maden aramalarında topoğraya ile manyetizma arasında aynı zamanda gömülü jeolojik yapılar arasında bağlantı vardır. Sedimenter alanlarda, taban yapı 1.o ila 4.0 km derinde olmasından dolayı manyetik konturlar düzgün  ve az olarak değişir. Burada manyetik anomaliler taban topoğrafyasını yansıtır çünkü tabanı oluşturan mağmatik ve metamorfik kayaçların manyetik özellikleri üsteki sedimentlere göre daha fazladır. Büyük manyetik anomaliler taban yapıdan dolayı değil manyetik duyarlılık farklılığından kaynaklanır. Veri işlem yöntemleri kullanılarak gerekli ön bilgiler manyetik anomali haritalarından çıkarılabilmektedir. Kayacın manyetizması (özellikle kalıcı manyetizma bulunması halinde), yer manyetik alanı ve profil doğrultusu yorumda göz önünde bulundurulmalıdır.

(a)   Manyetik Küre Anomalisi:
   Manyetize olmuş bir kürenin etkisi aynen gravite de olduğu gibi hesaplayabiliriz. Burada kürenin çekim etkisinde bu tekdüze manyetize olmuş kürenin manyetik potansiyeli A elde edebiliriz (Poissobn bağıntısından):
   A = - (§/γα)(∂U/∂α) = - (§/γα)(▼U).α1 = - (1/γα)(▼U).I            (23)
Burada F0 indükleyen alan ve yöndeki vektör ise α1 (I buna paraleldir) olarak alırsak.
   A = - (1/γα)(∂U/∂x + ∂U/∂y + ∂U/∂z)                  (24)
Olarak elde edilir. Burada §x = kH0, §y = kH0Cosβ), §z = kH0 olarak tanımlanır. Düşey manyetik alan:
   Z =  -∂U/∂z = (k/γα)∂/∂(H0∂U/∂x – H0∂U/∂y + Z0∂U/∂z)            (25)
Çekim potansiyelinde U = γM/r olduğundan:
   Uxz = ∂2U/∂x2 = γρV(3xz/r5); Uyz = ∂γρV(3yz/r5); Uxz = γρV((3z2-r2)/r5)   (26)
Olur. Burada V kürenin hacmi, ρ yoğunluk ve r2 = (x2 + y2 + z2) olarak alınmıştır
                 


   Eğer x ekseni manyetik boylam ile aynı tutulursa (β = Π/2 alınırsa), y boyunca etki olmaz. Düşey bileşen Z:
  Z = (k/γα)∂/∂(H0∂U/∂x + Z0∂U/∂z) = {(kVZ0/z3)((2 + 3(x/z)CotI-x2/z2)/(1 + x2/z2)5/2}    (27)
Aynı şekilde yatay H:
   H = {(kVZ0/z3){(( x2/z2-1)CotI +3x/z))/(1 + x2/z2)5/2}            (28)
Kürenin derinliği profil genişliğinde elde edilebilir. Zmax/2’deki toplam genişlik yaklaşık olarak derinliğe eşittir.

(b)   Yatay Silindir Manyetik Anomalisi:
   Sonsuza uzanan yatay silindirin manyetik anomalisini aynen küredeki gibi hesap edebiliriz:
   Z = (kSZ0/z4){((2H0xz)Cosβ + Z0/(1x2-z2)}
Olarak bulunur.
 

(c )   Sonsuza Uzanan Dayk Problemi:
   Sonsuza uzanan dayk durumunda, bu yapıya dik alınan profil doğrultusundaki düşey manyetik anomaliyi veren denklem:
  Z = 2k Sinα{(H0SinβSinα+ Z0Cosα)(log(r2/r1) + (H0SinβCosα – Z0Sinα)(φ1 - φ1)}    (29)

Burada r12 = d2 + (x+b)2;  r22 = d2 + (x-b)2;   φ1 = Cot-1(x+b)/d;  φ2 = Cot-1(x-b)/d olur. Eğer X = x/d ve B = b/d olarak alırsak, bu anomalinin simetrik ve asimetrik iki bileşenden oluştuğunu görürüz.
   Z = M{(Cot-1(X+B) – Cot-1(X-B)} – (N/2)[{log(X-B)2 + 1} – log{(X+B)2 + 1}]   (30)

Bu denklemde N = 2k Sinα(H0Sinα+ Z0Cosα) ve M = 2kSinα(H0Sinβ – Z0Sinα) olarak alınmıştır. Simetrik bileşen:
 S(X) = M{(Cot-1(X+B) – Cot-1(X-B)} ve                   (31)
asimetrik bileşen:
 A(X) = (N/2)[{log(X-B)2 + 1} – log{(X+B)2 + 1}]             (32)
olarak tanımlanır. Daykın merkezinde Simetrik bileşen en büyük değeri alır. Asimetrik bileşen ise sıfır olur.
 

   Daykın orta noktasını bulmak için Zmax-Z2=Z1-Zmin=e ve ikinci noktalar için Zmax-Z4=Z3-Zmin=E olarak alırsak (Z1 Zmin değerine ve Z2 ise Zmax değerine oldukça yakın alınmalıdır) ve karşılık gelen x-ekseni üzerindeki değerleri X3-X4=l, X3-X2=m ve X1-X3=n olarak tanımladığımızda ve X1.X2= X3.X4 olduğundan:
   X3=mn/(l-m+n); X2=m(m-l)/(l-m+n) vs.                  (34)
Bağıntılarını yazabiliriz. Eğer Z(X3) değerinin yatay uzantısının Z(X2) değerinindüşey eksenini kesen noktayı ve Z(X1) değerinin Z(X4) değerinin düşey ekseninin kesen noktayı bulursak, bu iki noktayı birleştiren doğrunun Z(X1) ve Z(X3) geçen doğrunun kestim noktası daykın orta noktasıdır (X=0). Zmax-Z(0) farkının Zmin üzerinden geçirilen  seviye ise eğrimizin baz seviyesidir. Bu baz seviyesine göre S(X)=S(-X) ve A(X)=-A(-X) özelliğinden dolayı:
   S(X) = ½(Z(X)+Z(-X))    ve   A(X) = ½( Z(X)-Z(-X))         (35)
Olarak tanımlanır. Simetrik ve asimetrik bileşenleri X=0 noktasına göre şekilde görüldüğü gibi çizebiliriz. Bu eğriler üzerinde S3/4, S1/2 ve Amax, A1/2 değerlerine karşılık gelen x3/4, x1/2 ve xe/2 ve xe değerlerini saptadığımızda:
   Derinlik d= x1/2(φ2-1))/2 = 2x1/2(D)      d = xe((1-μ)2/(2μ) = 2 xe(D)      (36)
   Kalınlık 2b = x1/2(4-(φ2-1)2)1/2 =2x1/2(W)    d = xe(4μ2-(1-μ)4/(μ) = 2 xe(W)   (37)
Burada φ= x1/2/x3/4; μ= xe/2/xe; D=(φ2-1))/4; D=((1-μ)2/(4μ) olur. Daykın eğim açısı ise:
   α= Π-Cot-1(H0Sinβ/Z0)+Tan-1ξP (veya Tan-1ξP olur)            (38)
Burada ξ=Amax/Smax;    Simetrik bileşende: P=4Tan-1[(4-(φ2-1)2)/(φ2-1)}1/2/{log[2-(4-(φ2-1)2]-log[2+(4-(φ2-1)2]}; veya Asimetrik bileşende: P=4Tan-1[(4μ2-( μ2-1)4)/(1- μ2)}1/2/{log[2-(4 μ2-(1- μ)4]-log[2 μ+(4 μ2-(1- μ)4]}
Buradaki φ; μ; D; D; ξ; P; ve P değerleri Master eğrilerinden okunabilinir.

« Son Düzenleme: 08 Aralık 2014, 14:10:20 Gönderen: admin »

Mühendis Forum

Manyetik Yöntem
« : 29 Nisan 2009, 12:32:25 »

Çevrimdışı KelCync

  • Yeni Üye
  • *
  • İleti: 22
    • Profili Görüntüle
    • Zithromax Z Pak Online KelCync
Ynt: Manyetik Yontem
« Yanıtla #1 : 29 Eylül 2019, 18:41:02 »
Tadapox Low Price Auregenerics Kamagra Prescrizione Usa  propecia embarazo reacciones adversas Naltrexone Online Propecia Contraindications Androgenetic Alopecia Cialis Con Red Bull 
Cephalexin What Is  viagra Canada Prescription Online Driclor Walmart Cialis Frau Forum

Mühendis Forum

Ynt: Manyetik Yontem
« Yanıtla #1 : 29 Eylül 2019, 18:41:02 »

Çevrimdışı PaulHow

  • Tam Üye
  • ***
  • İleti: 166
    • Profili Görüntüle
    • cjavtvvey
umhxtwzkk
« Yanıtla #2 : 29 Eylül 2019, 18:47:47 »

Çevrimiçi Gregoryunfic

  • Kahraman Üye
  • *****
  • İleti: 21847
    • Profili Görüntüle