Etkisel kutuplaştırma yöntemi ile bazı jeolojik birimlerin ayrımı için yeni bir parametre /
Yazar: MEHMET ALİ KAYA
Danışman: PROF. DR. ALİ KEÇELİ
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü
Derece: Doktora, 1991
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Etkisel kutuplaştırma = Induced polarization ; Jeoloji = Geology

Özet:
Literatürden bilindiği gibi, kayaçların özdirençleri akım yoğunluğu ile değişmektedir ve bazı araştırmacılar, laboratuvar bazında, doğrusal olmayan Etkisel Kutuplaştırma (İP) yöntemi aracılığıyla mineral ayırımı yapılabileceğini göstermişlerdir. Bu tezde, doğrusal olma yan İP olayı laboratuvar ve arazide ayrıca kuramsal olarak incelenmiş ve bir akım etkisi parametresi tanımlana bileceği ortaya konmuştur. Laboratuvar çalışmalarında, elektrod ve zar kutuplaştırmasma sahip değişik modellerin doğrusal olmayan İP ölçümleri alınmıştır. Model çalışmaları, elektrod kutuplaştırmasını temsil eden metalik levhalar ve sar kutuplaştırmasını temsil eden değişik oranlardaki kil-kum karışımları ile yapılmıştır, ölçümlerde, 10-2 N konsantrasyonunda NaCl çözeltisi ve musluk suyu kullanılmıştır. Model çalışmala rında, (.0625 2048) Hz. arasında 16 farklı frekansda (156*10-3 156) /'A/cm2 arasında 4 farklı akım yoğunluğu kullanılarak özdirenç ve faz açısı ölçümleri alınmıştır. Model çalışmalarının sonuçlarına göre, elektrod kutuplaştırması Ölçümleri, zar kutuplaştırması ölçümlerine göre daha şiddetli doğrusal olmayan davranış göstermektedir. Elektrod ve zar kutuplaştırma ölçümleri, kil-kum karışı mı, metalik levha ve çözeltilere bağlı olarak farklı fre kanslarda farklı faz açıları göstermektedir. Arazi çalışmalarında, doğrusal olmayan İP davra nışını saptamak için farklı yerortamlarmda farklı akım yoğunlukları kullanılarak Düşey Elektrik Sondajları (DES) yapılmıştır. Laboratuvar denemelerinde olduğu gibi, akım yoğunluğunun artması ile özdirencin azaldığı izlenmiştir. Frekans ortamı İP de olduğu gibi, iki farklı akım kulla nılarak farklı DES eğrileri elde edilmiştir. Bu benzer likten yararlanarak, frekans ortamı İP de frekans ile öz direncin değişmesi gibi, akım ortamı İP veya nonlinear IP için akım yoğunluğu ile özdirencin değişimine bağlı bir akım etkisi parametresi tanımlanmıştır. Kuramsal çalışmalarda, nokta akım kaynağının kat manlı ortamdaki potansiyel dağılımından yararlanarak ya tay iki ve üç katmanlı ortamlar için akım yoğunluğu dağı lımı elde edilmiştir. Geometrik faktörün akım yoğunluğu dağılımına etkisi araştırılmıştır. Buradan akım etkisi değerlerinin kuramsal ve pratik olarak uyumlu olduğu gö rülmüştür. Böylece, akım etkisi parametresinin, frekans et kisi parametresi gibi kullanılabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
It is know from the Induced Polarisation (IP) li terature that rocks resistivities vary with current den sities and that some authors have shown that mineral discrimination can be made by means of nonlinear IP met hod in the base of laboratory. In this thesis, labora tory, field and theoretical works have been made on the nonlinear IP and a current effect parameter has been de fined. In the laboratory works, a number of nonlinear IP measurement have been taken by preparing various models including membrane and electrode polarisation. The model experiments are made by setting sand- clay samples with various mixing ratio for representing membrane polarization and by setting metallic plates for representing electrode polarisation. To control model conductivity, NaCl solution with 10~2 N concentration and water are put in the tank. In the model experiments, re sistivity and phase measurement are taken by applying the current density for four different values between (156*10-3 - 156) /A/cm2 and at sixteen different frequen cies between (.0625 - 2048) Hs. According to the results of model experiments, the electrod polarisation measure ments show more nonlinear IP than the membrane IP does. Electrode and membrane polarisations measurements show different phase angles at different frequencies, depen ding on the sand-clay mixing, metallic plates and the so lutions. In the field works, in order to investigate non linear IP phenomena various depth sounding have been app lied to various geological structures, by using various current densities. As in the laboratory experiments, as the current density increases, it is seen that resisti vity decreases gradually. As in the variable frequency IP, different depth sounding curves have been obtained by using two current amount, utilizing from this similarity, a current effect parameter has been defined for nonlinear IP or variable current IP which means varying of resisti vity by current density as in the variable frequency IP which means varying of resistivity by frequency. In the theoretical work, a current density rela tion for two and three horisontal layers have been obta ined by using the potential relation for a point source. The effect on the current density distribution of the ge ometric factors has also been investigated. It is seen that current effect values obtained theoretically and pratically are in the convenient. VIIThus, it is shown that the current effect parame ter can be used as the freguency effect parameter.