saha sismolojisi: proje teklifi yazmayı Öğreniyorum
TRANSCRIPT
05.05.2014
YALOVA İLİ, ÇINARCIK İLÇESİ, KOCADERE BELDESİ POTANSİYEL FAYLARI ARAŞTIRMA PROJE TEKLİFİ
Proje Yöneticileri: Setenay AYDIN ve Ömer Burak ÖZDEMİR Proje Danışmanı: Prof. Dr. Ali Osman ÖNCEL
İSTANBUL
ÜNİVERSİTESİ OLASI DİRİ DEPREM FAYLARININ ARAŞTIRILMASI
ÖZET
Çalışma yapılacak alan incelendiğinde; Yalova (Armutlu Yarımadası) sınırları içerisinde
Paleozoyikten günümüze kadar farklı dönemleri gösteren kaya türleri yüzeylenmektedir.
Prekambriyen-Alt Paleozoyik (545 myö-251.4 myö) yaşlı olduğu tahmin edilen amfibolit,
amfibol şist, granit, metavolkanitlerden meydana gelen, Pamukova Metamorfitleri
(Metamorfoz etkisinde kalarak oluşan kayaç) alanın temelini oluşturmaktadır (Şekil 1.).
Neotektonik (Herhangi bir bölgede meydana gelmiş olan son tektonik rejim değişikliğinden
günümüze kadar geçen zaman içerisindeki tektonizmanın tümüne birden neotektonik denir.).
Dönem oluşumlarından en önemli yapısal unsur Kuzey Anadolu Fayı (KAF) Armutlu
Yarımadası'nda kuzey-güney olmak üzere iki parçaya ayrılmaktadır. Kuzey kol İzmit -
Adapazarı güzergahını izleyerek Marmara Denizine uzanmaktadır. Yalova Yöresi'nde, kabaca
Doğu-Batı doğrultusunda Marmara Denizi çukurluklarını izleyerek batı yönünde devam
etmektedir. Yalova’da neotektonik döneme ilişkin diğer faylar KB-GD ve KD-GB
doğrultusundadır. Hersek ve Laledere Deltaları'nda gözlemlenen aktif faylar Kuzey Anadolu
Fayı içerisinde yer almakta olup dönem dönem kuvvetli depremler üretir (Akartuna, 1968,
Güncüoğlu, 1990). Çalışma yapılacak bölge, 1992 yılında hazırlanan Ulusal Deprem Tehlike
Haritasında 1. derece deprem bölgesi olarak gösterilmektedir (Şekil 2.). Çalışma alanını içine
alan Yalova-Çınarcık bölgesi aktif faylar bakımından zengin olduğundan yapılacak
çalışmanın önemi çok büyüktür.
Şekil 1. Yalova ili Jeoloji, fay haritası
(MTA, 2014)
Şekil 2. Yalova ili depremsellik haritası
(AFAD, 1992).
Bu projedeki hedef MTA Jeoloji Dairesi Başkanlığında çalışan ve Türkiye Diri Fay Haritasını
hazırlamakla görevlendirilmiş jeologlar tarafından yapılan gözlemsel ve yüzeysel
çalışmalarda potansiyel gizli veya gömülü fay olarak resmi diri fay haritasında işaretlenmiş
iki olası fayın gerçekte olup olmadığı, derinlik, atım v.b. gibi karakteristik özelliklerinin
belirlenmesidir. Sorunun çözümlenmesi için 2 farklı proje teklifi hazırlanacaktır. İlk teklif
Sismik Yansıma ve Multi Elektrot birlikte uygulanıp, Jeoloji desteği ile de sondaj kuyuları
açılarak elde edilen verilerin birleştirilmesi ve yorumlanması ile fayları belirlemektir. Diğer
bir teklif ise SP ve Sismik Kırılma, Yer Radarı ve Wenner dizilimleri kullanılarak fayı
belirlemektir. İki teklif arasında fiyat ve verim farkı bulunmaktadır. Tercihe göre seçilen
teklifin uygulaması yapılacaktır.
Çalışma alanında gizli veya gömülü olabilecek olası fay araştırmasında öncelikle bölgenin
Jeolojik incelemesi yapıldığı eğer ortam kayalıksa ve varsa fay aynası gözlemlenmeye
çalışıldığı için sondaj bilgisiyle bu teoriler desteklenmeye çalışılacaktır.
ÇALIŞMANIN AMACI
Problem var olduğu düşünülen ve MTA Yerbilimleri Portalı üzerinden uzunlukları yaklaşık
486 m ve 410 m olarak ölçülen iki olası fay hattının gerçekte var olup olmadığını ve eğer var
ise karakteristiklerini belirlemektir. Bu çalışmanın amacı, bir yerleşim alanına açılmamış ve
sit alanı özelliği taşıyan bu bölgede bundan sonra yapılacak her türlü yapıyı yerleşime
açılacaksa faylı zeminden uzak ve varlığına göre inşa etmek ve şuan üzerinde ruhsatsız yapı
bulunuyorsa önlem almaktır. Araştırmanın diğer bir amacı ise, deprem bölgesi olan bu alanda,
yakın mesafeden geçen diri faylardan birinde deprem meydana geldiğinde, fayların
tetiklenmesi söz konusu olursa gizli ya da oluşmamış fay düzlemleri ile birleşme riski gibi
incelemelere öncülük etmesidir.
YÖNTEM VE METODLAR
Söz konusu arazide yapılacak araştırmalar için 2 farklı proje teklifi hazırlanmıştır.
İlk Uygulama (Sismik Yansıma+Multi Elektrot+ Sondaj Kuyusu)
Sismik Yansıma: Yeraltına kaynak olarak verilen dalgaların arz içindeki yapı sınırları ve
malzemelerden yansımalarını ölçmektedir. Yeraltında bulunan stratigrafik enkesitlerin
oluşturulmasında en önemli yöntemlerden birisidir. Tabaka ara yüzeylerinden yansıma
geometrisi ve sismik dalga enerjisi, kaya ve sedimanların fiziksel özellikleri gibi bilgiler
sağlanır. Sismik yansıma da katlama olabildiği için sinyaller üst üste biner ve veri kaliteli bir
şekilde elde edilir (Milsom ve Eriksen, 2011).
Şekil 3. Sismik Yansıma, Multi elektrot ve Sondaj Kuyularının yerleri.
Aşağıda yöntemlerle ilgili bilgi verilecektir.
Multi elektrot: Bu sistem toprak direnci ve toprak altındaki cisim veya bilinmeyen cisimlerin
elektriksel akülenme zamanını ölçerek sonuca ulaşan Rezistivite yönteminin bir setten fazla
elektrot kullanılarak yapılabilmesini sağlayan otomatikleştirilmiş bir yöntemdir.
Sistemde elektrotlar klasik yöntem yani 4 adet elektrodun elle değiştirilmesi
yerine kullanılmakta olan çoklu elektrot kabloları tarafından yönlendirilerek bir çok
noktadan veri alınabilmesi özelliği geliştirilmiştir. Sinyal ilerledikçe derinlikle birlikte azalan
bir üçgen şeklini alır (Jeosist, 2014).
Sondaj Kuyusu: Yer yüzeyinden derine doğru delik açarak inceleme imkanı sunan bir
yöntemdir. Sondaj kuyusu derinliği 20 metre ana kaya+10 metre=30 metre Rotary sondaj
olarak belirlenmiştir.
Sismik Yansıma için 24 kanallı Geometrics marka cihaz ve waterproof jeofonlar tercih
edilecek, jeofon frekansı arazinin doğal frekansı ölçüldükten sonra belirlenecektir. Multi
Elektrot için 48 elektrot (ESC SYSTEM 48 Elektrotlu (Multi Electrot) Rezistivite & IP
Cihazı), Sondaj derinliği ise 0-20 metre arası kayalarda karotlu sondaj yapılması için 30 metre
seçilmiştir. Bu yöntemler kullanılırken tercih edilecek yöntem tahmini fayların devamlılığı
kesin olarak bilinmediği için eldeki verinin uç noktalarından biraz daha dışarıdan başlayarak
ve bitirerek inceleme yapmak olacaktır. Bir fay için, düzlem boyunca karşılıklı biçimde her
iki uçta sondaj kuyusu açılacaktır. Bu şekilde fayların iki yanındaki formasyonlar
incelenebilecek, derinlik boyunca malzeme dizilimlerindeki değişim takip edilebilecektir. Bir
doğrultu boyunca yapılan sondajlardan, iki sondaj noktasından geçecek şekilde Sismik
Yansıma ve Multi Elektrot profilleri eş zamanlı geçirilerek aradaki değişimlerde
görülebilecek ayrıca sondaj bilgisiyle birlikte fay sınırları belirlenmiş olacaktır. Aynı işlem
fayın diğer ucunda da yapılacak 486 m olduğu düşünülen fay için arada 7 tane daha sismik
yansıma profili atılacaktır. Sismik yansıma verisini kontrol etmek amacıyla veriyi
sağlamlaştırıp karşılaştırma yapabilmek için aynı profil üzerinden geçen şekilde görüldüğü
gibi birer boşluk bırakarak 5 tane Multi Elektrot dizilimi yapılacaktır (Şekil 4.). Bir diğer fay
için (410 m) aynı işlemler tekrarlanacak ancak fayın boyu diğer faya göre kısa olduğundan
Sondaj araları dahil 8 adet Sismik Yansıma profili açılacaktır. Bu fay için kenarlardan 1
ortada 2 boşluk bırakılarak 4 tane Multi Elektrot profili atılacaktır. Multi Elektrot dizilimleri
maliyeti düşürmek amacıyla ve Sismik Yansıma yanında yardımcı yöntem olduğu için daha
az sayıda tutulmuştur.
BİRİNCİ PROJE İÇİN İŞ-ZAMAN PLANI
Şekil 4. Uygulanan işlemler- İş günü Gantt Şeması.
**Olabilecek çeşitli aksaklıklar (aletsel, kişisel ölçüm hataları, arazi engelleri vs) göz önüne
alınarak 8 günde bitirilmesi planlanan işler için toplam 10 günlük iş bitiş verilmektedir.
**Her yöntemde farklı işçilerin çalıştığı düşünülmekte işlemler aynı anda yürütülmektedir.
0 2 4 6 8 10
Sondaj İşlemleri
Sismik Yansıma
Multi Elektrot
İş Günü
Bütçe*
TABLO 1: PROJE BÜTÇE VE BİLGİLERİ
PROJE DANIŞMANI: Prof. Dr. Ali Osman Öncel
ÜNİVERSİTESİ: İstanbul Üniversitesi
PROJE ADI: YALOVA İLİ, ÇINARCIK İLÇESİ, KOCADERE BELDESİ
POTANSİYEL FAYLARI ARAŞTIRMA PROJE TEKLİFİ
PROJEYİ YÖNETİCİLERİ: SETENAY AYDIN, ÖMER BURAK ÖZDEMİR
BÜTÇE
UYGULAMAYA YÖNELİK CİHAZ KULLANIM MALİYETLERİ
Sismik Yansıma 9+8=17 (iki fay için) 24 Kanallı 6 Katlamalı
Ortak Derinlik Noktası (CDP) (24 kanallıda
birim fiyat %50 artar).
Multi Elektrot 5+4=9 (iki fay için) 48 Elektrotlu Çoklu
Dizilim
Sondaj Kuyusu 4+4=8 (iki fay için) Ana Kaya+10 m Karotlu
Rotary Sondaj
ULAŞIM
Dizel (RENAULT KANGOO MULTİX)
Sondaj / CPT Makinesi ve Ekipmanı Nakli
(Gidiş/Dönüş)
Gidiş+Dönüş=2*56=114 TL
325+(2.9*72)=533 TL
TOPLAM =74.837 TL
**Bu hesaplar %96 verimi elde etmek amacıyla yapılmıştır daha detaylı sonuçlar elde
edilmek istenirse Yansımada katlama sayısı, Multi Elektrotta elektrot sayısı arttırılarak
yeniden teklif hazırlanabilir.
İkinci Uygulama SP+Sismik Kırılma+Wenner+Yer Radarı
Sismik Kırılma: Mühendislik çalışmalarında; zeminlerin elastik parametrelerinin
bulunmasında, kayaç kalınlığının ve ana kaya derinliğinin tayininde, zemin
sınıflandırılmasında, dayanım ve dayanıklılık belirlenmesinde sismik kırılma yöntemleri çok
başarılı bir yöntemdir. Bunun yanında ara kesitlerdeki süreksizlikler, kırık ve çatlak sınırları,
yer altında bulunan boşluklar da sismik kırılma çalışmasıyla ortaya konulabilmektedir (Field
Geophysics).
Şekil 5. Uygulanan Wenner, Sismik Kırılma, Yer Radarı ve Sp’nin yerleri.
Uygulanacak yöntemlerle ilgili bilgiler aşağıda verilmektedir.
SP ( Doğal Potansiyel Yöntemi): Doğal elektrokimyasal durumların meydana getirdiği arz
içi akım akışının kendi doğal alanını ölçen bir yöntemdir. Fay ve kırık süreksizliklerinin
belirlenmesinde kullanılmaktadır (Telford).
Wenner: Bu dizilim yanal değişimlere çok daha duyarlıklı olduğundan jeolojik malzemelerin
yanal değişimlerinin izlenmesinde öngörülen bir yöntemdir. Bu nedenle artan her bir elektrot
aralığı için yanal kayma ile aynı anda derinliklerde araştırılmış olmaktadır (Keçeli, 2012).
Yer Radarı: Bu yöntem oldukça geniş bir uygulama alanına sahiptir. Başlıca yüzeye yakın
stratigrafik malzemelerin ortaya çıkarılmasında, yeryüzüne yakın jeolojik modellerin
belirlenmesinde fay ve kırık gibi süreksizliklerin haritalandırılma işlemlerinde, yeraltı boşluk
aramalarında yeraltı su seviyesinin tayininde yer yüzüne yakın sıvı hidrokarbon aramalarında
ve daha birçok alanda kullanılmaktadır (Telford ve diğ., 1998).
Sismik Kırılma için 24 kanallı Geometrics marka cihaz kullanılacak, yerin doğal frekansına
uygun jeofonlar tercih edilecek ve jeofon aralıkları 1-5 m arası karşılıklı atış S dalgası dahil
seçilecektir. Sismik kırılmada son vuruşlarda offset aralığı uzak offset olacak ve bu şekilde
tüm profiller için daha derinlerin taranması sağlanacaktır. SP dizilimleri Sismik Kırılma
dizilimleri ile çakıştırılacak elde edilen verilerden profil atılan doğrultuda daha çok bilgiye
sahip olunabilecektir. Wenner dizilimleri (gradien yöntemi) her bir profil için 2 baş noktalara
yakın 1 orta nokta da seçilerek diğer profille birlikte 6 adet serim yapılacaktır. Yüksek
özdirençler arasında düşük özdirenç değeri ölçülür ise bu fay zonundaki herhangi bir çatlaktan
bir su çıkışı olarak anlaşılacaktır. Yer Radarı çalışmasında (Zond 12 Marka 38 Mhz 25-35
metre) ana kayayı 20 m kabul ettiğimiz için çalışmamız derin odaklı çalışma olarak kabul
edilmiş bu nedenle antenin frekansı düşük seçilerek derinlere kadar mevcut yapıların
taranması hedeflenmiştir. Bu radar incelemeleri Wenner dizilimlerinin üstünden geçecek
şekilde yine 3 profil boyunca yapılacak 2 fay hattıyla 6 profil radar incelemesi elde edilmiş
olacaktır. İnceleme alanındaki kırıklı yapıları ve çatlakları analiz etmek amacı ile 2 boyutlu
tomografik kesitler elde edilmeye çalışılacaktır. Bu şekilde iki kenar bir orta noktalarda 4
yöntem üst üste binecek hata oranı azalacaktır.
İKİNCİ PROJE İÇİN İŞ-ZAMAN PLANI
Şekil 6. Uygulanan işlemler- İş günü Gantt Şeması.
**Olabilecek çeşitli aksaklıklar (aletsel, kişisel ölçüm hataları, arazi engelleri vs) göz önüne
alınarak 3 günde bitirilmesi planlanan işler için toplam 5 günlük iş bitiş verilmektedir.
**Her yöntemde farklı işçilerin çalıştığı düşünülmekte işlemler aynı anda yürütülmektedir.
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
Yer Radarı
Sismik Kırılma
SP
WENNER
İş Günü
Bütçe*
TABLO 2: UYGULAMAYA YÖNELİK CİHAZ KULLANIM MALİYET BÜTÇESİ
Sismik Kırılma 9+8=17 (iki fay için) 24 Kanallı Jeofon aralığı 1-5
metre Karşılıklı atış S dalgası dahil (24 kanallıda
birim fiyat %50 artar).
SP 9+8=17 (iki fay için)
Wenner 3+3=6 (iki fay için)
Yer Radarı(GPR) 3+3=6 (iki fay için) Derin (10-50 m) (Merkezi
anten frekansı<50 MHz)
ULAŞIM
Dizel (RENAULT KANGOO
MULTİX)
**(Cihazlar araç yardımı ile taşınabilir
artı bir taşıma maliyeti gerekmez).
Gidiş+Dönüş=2*56=114 TL
TOPLAM =24.000
**Bu hesaplar ~%65 verimi elde etmek amacıyla yapılmıştır.
SONUÇ
Projeden elde edilmesi beklenen sonuçlar henüz bir yerleşim alanına açılmamış ve sit alanı
özelliği taşıyan bu bölgede bundan sonra yapılacak her türlü yapıyı -yerleşime açılacaksa-
faylı zeminden uzak tutmak, yakın çevresinde fayın varlığına göre inşaa etmek ve şuan
üzerinde ruhsatsız yapı bulunuyorsa önlem almaktır. Fayların bir deprem sırasında aktif hale
gelmesi ile oluşturabileceği hasar odak-fay mekanizmaları hiposantr ve izdüşümü episantrın
yerleşim yerlerine etkisi araştırmaları -gerekli görülürse- bu çalışmadan sonra yapılabilir.
Eğer faylar ciddi anlamda tehlike arz ediyorsa sismometreler yerleştirilebilir ve istasyonlardan
sürekli takibi yapılabilir.
KATKI BELİRTME
Proje Teklifinin hazırlanmasında deneyim, yardım ve rehberliklerini bizlerden esirgemeyen Mehmet
ABİDİN ve Refik Hakkı ERKAL’a katkılarından dolayı teşekkür ederiz. Proje teklifinde kullanılan
haritaların oluşturulmasında Yerbilimleri Harita Görüntüleri ve Çizim Editörü kullanılmıştır.
KAYNAKLAR
YALOVA KENT MÜZESİ, İlin Jeomorfolojik Durumu (online),
http://www.yalovakentmuzesi.gov.tr/KentDetay_TR/KentDetayHtm/DO%C4%9EA%20VE%
20CO%C4%9ERAFYA/ilin%20Topo%C4%9Frafyas%C4%B1%20ve%20Jeomorfolojik%20
Durumu/ilin%20Topo%C4%9Frafyas%C4%B1%20ve%20Jeomorfolojik%20Durumu.htm.
[Ziyaret Tarihi: 04.05.2014].
JEOSİST, Çoklu elektrotlu toprak direnci ve akülenme süresi ölçümüyle tomografi (
resimleme ) sistemleri (online), http://jeosist.com/Multielectrode.aspx. [Ziyaret Tarihi:
04.05.2014].
Keçeli, Ali, 2012, Uygulamalı Jeofizik, Hermes Tanıtım Ofset Ltd. Şti., Ankara, s.134.
Sismik Kırılma Yöntemi (online), http://ajeoloji.com/tr/sismik.pdf. [Ziyaret Tarihi:
04.05.2014].
John J. Milsom, Asger Eriksen, 2011. Field Geophysics, 314 pp.
W. M. Telford , L. P. Geldart , R. E. Sheriff , 1998. Applied Geophysics, 751 pp.