Birkaç hafta önce Vize'den sonra öğrendiğimiz gibi Elastik dalgaların elbette var olan ve elbette birçok insanın bildiği ve tekrar
duymaya aşina olduğu birkaç türü vardır. Sismik dalgalar, depremler ve diğer
doğa kökenli olaylar gibi doğal olabilen aktif veya pasif bir kaynaktan üretilir. Ortaya çıkan dalgalar
ortamdan geçer ve daha sonra kaydedilir ve ardından elde edilen verilerin
sonuçlarından analiz edilir (Şekil 1). Daha önce ilk makalemde ivme, hız ve yer
değiştirme konularını ele almıştım. Bu yazıdaise tabii ki daha yoğun bir şekilde tartışılarak temel konularla ilgili formülleri de içerecek. Bu nedenle, bu durumda mümkün olduğunca çok bilgiye ve kolayca anlaşılabilecek herhangi bir kaynaktan bilgiye sahip olmalıyız. Ayrıca, sadece Kaliforniya'da var olan çok önemli ve çok faydalı bir araç da tartışılmaktadır. Ve tabii ki burada tartışılacak pek çok önemli ve faydalı şeylerde var. Ayrıca elastik dalgalarla ilgili bir analiz yapacağımız ya da çalıştıracağımız zaman da dikkatli ve özenli olmamız gerekiyor. Tabii ki elastik dalgalarla ilgili formülleri mümkün olduğunca iyi anlamalıyız çünkü elastik dalgalardan bir şey hesaplayacağımız zaman ve ayrıca analiz sürecinde formül çok etkilidir. Ancak sadece formüller anlaşılmamalı, malzeme de derinlemesine anlaşılmalı ve meydana gelen deprem başta olmak üzere doğal olaylarda oluşan elastik dalgaların ölçümü ile ilgili araçlar da unutulmamalıdır. Böylece öğrendiğimiz hiçbir şey boşa gitmeyecek. Çünkü bu elastik dalga araştırması, doğa kökenli olaylar meydana geldiğinde çok önemlidir.
DERS 08 – ÖZET
"Elastik Deprem Dalgalarının Yayılımı" başlıklı
makalemde (?) açıkladığım gibi, orada birkaç sismik dalga türünü açıkladım.
Birincisi P dalgası ve S dalgasından oluşan Cisim dalgaları, ikincisi Rayleigh
Dalgası ve Love dalgasından oluşan Yüzey dalgaları. Buna ek olarak, elastik
dalgaların da her dalga tipindeki her dalga gövdesinde parçacık hareketine
sahip olduğu ortaya çıkmaktadır, sıkıştırma dalgaları ve kesme dalgaları dahil.
Bunlar bundan sonra açıklanacaktır. Bildiğiniz gibi dalgalar 3 boyutlu bir
şekle sahiptir, bu nedenle 3 boyutlu dalgalar ortam boyunca üç boyutlu olarak
yayılan dalgalardır.
3 boyutlu ortamda P dalgasının yayıldığı gibi, yani sıkıştırma hareketini
kullanarak üç boyutlu bir biçimde iç,ve katı ve sıvı ortam boyunca
yayılan bir sismik dalga genliği büyür veya küçülür(Şekil 2). Dalgadaki 3
boyutlu dalgalar ise genlik, frekans, dalga boyu ve faz hızı gibi özelliklere, Sadece P dalgası değil, S dalgası da sahiptir. S dalgası 3
boyutlu dalgalar, ortam içinde üç boyutlu olarak yayılan ve sadece katı ortamlardan, kayma hareketi ile geçen sismik dalgalardır. Bu da ortamdaki
parçacıkların dalga yayılım yönüne dik salınım yapmasına neden olur. 3 boyutlu S dalgalarının yayınımı, p dalgasındaki 3 boyutlu dalgalarla aynı
özelliklere sahiptir. Sadece bu da değil, elastik dalgalardan olan yüzey dalgalarının da
parçacık hareketi de vardır. Genellikle, yüzey dalgaları bir ortamın yüzeyi boyunca hareket eden dispersif dalgalar olarak adlandırılır. Yüzey dalgası parçacıklarının hareketi dalga
yönüne paralel değildir. Rayleigh dalgaları en karmaşık ve en yavaş
dalgalardır, saniyede 2 ila 5 kilometre arasında değişen hızlarda akar ve
zemini oval bir şekilde rahatsız eder. En karmaşık ve yayılım hızı yavaş olduğu için seyahat süresi çok zaman alıcıuzun dalgalardır. PREM, radyal Dünya yapısına, sıkıştırma ve kesme dalgaları için
derinliğe bağlı hız yapısına ve derinliğe bağlı yoğunluk yapısına sahip bir ön
referans Dünya ve 1B Hız Modelidir.
Sismik Dalga Görüntüleyici, depremlerden kaynaklanan sismik dalga yayılımını görselleştiren tarayıcı tabanlı bir araçtır. Dalga yayılımını hızlandırabilen, yavaşlatabilen veya tersine çevirebilen kontrollere sahiptir (Şekil 3). Depremlerin, Dünya'nın iç buharının oluşumu hakkında çıkarım yapmamızı sağlayan kanıtları nasıl sağlayabileceğini gösterebilir. Jeffreys-Bullen yer modeli, bir depremden sonra dalgaların ulaşması için geçen sürenin mesafeye göre nasıl değiştiğini gösteren seyahat süresi eğrilerinden türetilen basit katmanlı bir model olarak adlandırılabilir. Uluslararası Sismoloji Merkezi 1991 yılına kadar deprem tespit sürecinde Jeffreys-Bullen tablosunu kullanmıştır, ancak daha sonra yapılan bir incelemede Jeffreys-Bullen tablosunun 2-4 saniye daha yavaş olduğu ve kısa mesafelerdeki hızın güçlü üst manto heterojenliği nedeniyle revize edilmesi gerektiği görülmüştür.
Dalga parçacık hareketinin genliği, parçacık hareketinin
maksimum genliği boyunca gerçekleşir. Faz dalga cephesi 90 derecelik bir açıya
sahipken, diğer dalga cepheleri pozitif genlikten negatif genliğe (180 derece)
ve minimum genlikten maksimum genliğe (270 derece) hareket ederken dalganın
konumunu temsil eder. Dalga cephesi ve ışın yolu boyunca yayılan Sıkıştırma (P dalgası), kesme
(S dalgası) ve Rayleigh (R dalgası) için ilk dalga cepheleri gösterilir. Dalga cephesinin
neden olduğu tam dönüş, dalga cephesi segmentinin hızını, ivmesini veya
yavaşlamasını bozar ve değişmesine neden olur.
Sonuç olarak, ışın yolu bükülür
veya kırılır. Sismik izi, bir sismik dalganın kaynaktan alıcıya giderken kat
ettiği yoldur. Sismik kırılma ve yansıma gibi kontrollü kaynak çalışmaları için
seyahat süresi genellikle aşağı doğru pozitif (?) olarak gösterilir.
DERS 10 – ÖZET
Bu
nedenle, alt manto yansıtıcılarını ararken yön bilgisini kullanmamız çok
önemlidir, çünkü bu bilgi Dünya'nın derin yapısını anlamamızı önemli ölçüde
geliştirebilir. Kesin olmak gerekirse, S dalgalarının üç geniş varyasyonu, 'kesme dalgalarının merkez üssünden uzakta her yöne aktığı farklı
aşamalar ve Dünya'nın sınırlarıyla karşılaşıldığında ilk S dalgalarının
değiştiği' farklı aşamalar vardır. Toprak veya kaya içinde sismik dalga hızının
ölçülmesi durumunda sismik dalga genlikleri farklı ortaya çıkar. Bir deprem sırasında tipik olarak birkaç tür sismik dalga üretilir.
Her dalga türü, depremin o andaki malzeme farklılığına bağlı olarak genlik değişimineşiddetine, kayanın yoğunluğuna ve
elastikiyetine, ortamda ki basınca ve sıcaklığa bağlı olarak farklı bir hıza sahiptir.
P,
alfa dalgalarının hızı ve s, Beta dalgalarının hızı, içinden geçtikleri ortamın
fiziksel özelliklerine bağlıdır:
Alfa ve Beta hızları, yoğunluk (ρ) değerinin değişimine nasıl bağlıdır?
Dolayısıyla, P yoğunluğunun(ρ) değerini artırmak alfa ve beta dalga hızını da
artıracaktır, ancak alfa ve beta dalgaları arasındaki yol farklı malzemelerdeki
hareket hızını etkileyecektir.
Nafe-Drake Eğrisi (Şekil 4), P-dalgası hızı ile yoğunluk arasında deneysel olarak belirlenen bir ilişkidir. Tuz ve sülfür cevherleri gibi sadece birkaç kayaç bu eğriden uzanır. Mafik mineral bileşimi, basınç, sıcaklık ve sıvı varlığı P dalgalarının hızını etkileyen faktörlerdir. Mafik mineral bileşimi, basınç ve sıvı varlığı nedeniyle S dalgalarının hızı artar azalır ve S dalgası yok olur. Erimiş kaya suyu, sıvı gibi ortamlar,Sıfır hız. Ve bunlar S dalgalarındaki hızı etkileyen faktörlerdir. Sismoloji ve jeoloji karmaşık bir etkileşime sahiptir. Sismik hızlar, farklı kaya türleri, mineraller ve yapılar gibi jeolojik yapılardan etkilenebilir. Sismik hız, yer kabuğunun doğasını ve yapısını belirlemek için yararlı bir tekniktir ve jeologların ve sismologların Dünya yüzeyinin altındaki çeşitli yapıları tespit etmelerine olanak tanır. Birch Yasası, hız ve malzeme yoğunluğu arasındaki ilişkiyi parametreler ile tanımlayan fiziksel bir yasadır. V = a ρ + b formülü ile katı yüzey tabakalaşmasını, çekirdek yapısını ve diğer jeolojik özellikleri araştırmak için kullanılabilir.
DERS 11 – ÖZET
Şekil 5
Sismometre, depremlerin neden olduğu yer kabuğundaki
titreşimleri ölçen bir cihazdır. Deprem titreşimlerini algılayan ve ölçen bir
ağırlık veya mıknatıs tarafından desteklenen bir kütleden oluşur (Şekil 5). Algılanan
titreşimler elektromanyetik sensörler tarafından yakalanır ve bu kayıtlar
depremin büyüklüğüne, yönüne ve süresine göre analiz edilir ve sismik
aktiviteyi izlemek ve tahmin etmek için kullanılır. Sismograf, yeryüzünün hareketini ölçen bir cihazdır ve bir sismometre, yer hareketini algılayan sensörler ve bir kayıt sisteminden oluşur.
Dalga Denklemleri. Dalgalar, malzemenin elastik
özellikleri nedeniyle Dünya'da katıortamlarda hızlı hareket edebilir. Elastikiyet, bir
malzemenin dış kuvvetlere tepki olarak deforme olma ve bu kuvvetler ortadan
kalktığında orijinal şekline geri dönme kabiliyetini ifade eder. Yoğunluk,
bileşim, elastik modül, heterojenlik, anizotropi ve malzemenin direnç kaybedip zayıflaması, malzemelerin
sismik dalgaları iletme kabiliyetini etkileyen faktörlerdir. Gerilme tensörü,
deforme olabilen katı bir yeryüzü malzemesinde meydana gelen kuvvetlerin
matematiksel bir tanımıdır ve malzemenin çeşitli yerlerindeki gerilmenin
büyüklüğü ve yönü hakkında bilgi sağlar. Bu tensör, deformasyonun ölçülmesine
yardımcı olur ve malzeme davranışı ve uygulanan kuvvetlere verilen tepki hakkında
fikir verir.
Sismik hızlar. Basınçtaki artışın hacimdeki kesirli değişime oranı olarak tanımlanan
ve malzemeyi birim alan başına sıkıştırmak için gereken kuvvetin bir ölçüsü
olan yığın modülü K. Bir malzemenin kayma modülü m, malzemeyi deforme etmek
için gereken birim alan başına kuvvetin bir ölçüsüdür. K kütle modülünün
pozitif olması gerektiğinde, denklem Vp'nin her zaman Vs'den daha büyük
olduğunu veya P dalgalarının her zaman S dalgalarından daha hızlı hareket
ettiğini gösterir. Bir sıvının sertliği m 0 olduğunda, sıvının sertliği yoktur
ve kaymaya dayanamaz, bu nedenle S-dalgaları Dünya'nın sıvı dış çekirdeği
boyunca iletilemez.Vp ve Vs'nin
yorgunluğa olan bağımlılığı hemen açık değildir, ancak genel olarak, daha yoğun
kayalar daha yüksek sismik hızlara sahiptir, çünkü elastik modüller K ve m,
r'den daha hızlı artar.
DERS 12 – ÖZET
Şekil 6
Shake Alert, ABD Jeolojik Araştırmalar Kurumu (USGS) tarafından Kaliforniya, Oregon ve Washington'daki işbirlikçiler ve Berkeley'deki Kaliforniya Üniversitesi ile birlikte oluşturulan bir deprem erken uyarı sistemidir. Bir deprem tarafından üretilen ilk sismik dalgaları tespit etmek için sismometreler kullanır. Veriler derhal merkezi bir işleme merkezine gönderilir ve burada depremin büyüklüğünü ve yerini belirlemek için analiz edilir. Teknoloji, sarsıntı meydana gelmeden önce etkilenen yerlere uyarılar sağlar. Uygulamalar, kısa mesajlar, radyo ve televizyon yayınları ve diğer cihazlar bu bildirimleri alabilir. Merkez üssü ile sismometre arasındaki mesafe, Shake Alert tarafından sağlanan uyarı süresinin miktarını belirler (Şekil 6).
Ses
dalgası denklemi, Dalgaların iki önemli olgusu vardır, zamanla girişim ve
darbelerle girişim. Zamanla girişim, ortaya çıkan sesin yükselmesini ve
alçalmasını içerirken, darbelerle girişim, dalgalar belirli bir hacim içinde
senkronize olduğunda ortaya çıkan dalga modellerini içerir. P-Dalgası ve
S-Dalgası bir kayanın zamanın bir fonksiyonu olarak deformasyonu hızlarla
tanımlanır. Kayma hızı (S dalgaları) basitçe şekli değiştirirken, sıkıştırma
hızı hacmi ve şekli değiştirir. Kayma hızı (S dalgaları), gözenekli kumtaşının
deforme olmamış sematik kaya hacmi.
Elastik
sabitler ve hızlar, Hız, bir malzemenin elastik sabiti tarafından belirlenir.
Eğer bir malzemenin Young Modülü yüksekse (yüksek elastisite modülü),
malzemenin ses hızı da yüksek olacaktır. Bu ses hızı, mühendislik tasarımı ve
kalite kontrol gibi çeşitli uygulamalarda kullanılabilir. Rastgele ortamda
dalgalanan sismik dalgalar, dalgalar, heterojen veya kırılmış kaya oluşumları
gibi rastgele değişen parametrelere sahip bir ortamdan geçerken meydana gelen
dağınık sismik dalgalardır. Dalgalanmalar, sismik verilerin analizi ve
yorumlanması üzerinde önemli bir etkiye sahip olabilir, çünkü dağınık dalgalar
çözünürlük kaybına neden olabilir ve gerçek yeraltı özellikleri/gürültü ile
jeolojik yapıların görüntülenmesi arasında ayrım yapmayı zorlaştırabilir.
DERS 13 – ÖZET
Şekil 7
Kayalarda
heterojenlik ölçümü: Elastik Dalga (Japonya İşbirliği Merkezi, Petrol). Amaç,
Zamana Bağlı (4D) sismoloji, sıvıların gözenekleri doldurma hızına bağlı olarak
su doygunluğu ve sismik hız değişimleri arasındaki ilişkiyi araştırmak için
kullanılır. Laboratuvar, Lazer Doppler vibrometresinin temel prensipleri.
Laboratuvar Model Deneyi (Sağ Dalga Formu).
Rastgele bir ortamda hareket eden dalgalar (2D Sismik
Dalga Değişimi). Bunlar arasında Homojen Ortam, P ve S Dalgaları vardır, her
ikisi de aynı dalga biçimine sahiptir. Ve Rastgele Ortam, P ve S Dalgaları, her
iki dalga şekli de vardır.
Sıvı Doygunluk Oranı Değişir. "Bazı maddelerin yoğunluğu" tablosunda yazıldığı gibi, petrol sıvısı (0.80) su sıvısından (1) daha azdır. Hızlandırılmış doygunluk değişiminde, izumi'nin su sıvısının %6,3'ü kadar daha büyük bir yüzdeye sahip olduğu, shirahma'nın ise petrol sıvısının %13'ü kadar daha küçük bir yüzdeye sahip olduğu görülebilir. Shirahama'nın Doygunluk Oranı %13'tür.
Su Doygunluk Oranı, gözeneklilik değişimlerinin etkisidir. İzumi kum taşından,
gözeneklilik %6,5 iken Shirahama kum taşı gözenekliliği %13'tür. Sismik hız 15
ila 30 dakika arasında dalgalanmaktadır.Değişimin sismik dalga zaman atlaması için formül Hız = seyahat süresi /
mesafe bağıntısından elde edilir
Şekil 8
. Izumi porozitesi %6,3 (su enjeksiyonu) için saat cinsinden geçen
süre 5 dakika ile 30 dakika arasındadır ve 5 dakikadan sonra 10 dakika - 10
dakika - 5 dakikadır. Shirahama gözenekliliği %13 (su doygunluğu) için deney 30
dakika sürmüştür. Shirahama gözenekliliği %13 (yağ doygunluğu) için deney
süresi 1 dakika-3 dakika-5 dakika-7 dakikadır. Shirahama kum taşı %13
gözenekliliğe ve İzumi kum taşı %6,5 gözenekliliğe sahiptir ve bu da su
enjeksiyonu için sismik hızı etkiler. Akışkan ise sismik hızı etkilemektedir.
Shirahama kum taşı (su enjeksiyonu ve petrol enjeksiyonu) %13 gözenekliliğe
sahiptir.
Araştırma,
ultrasonik dalgaları izlemek için yeni bir sistemin nasıl kullanılacağını
göstermiştir. Gözeneklilik ve doygunluk gibi petrofiziksel değişiklikler,
jeofiziksel özelliklerdeki zaman atlamalı değişiklikleri etkiler. Zaman
atlamalı deneysel bir çalışma, 4D enstrümanlı bir petrol sahası araştırmasına
başlamadan önce Fizibilite Risk Analizi için kullanılabilir. Uzun vadeli hedef,
kısmen doymuş gözenekli kayalardaki zayıflama değişikliklerini ve mikroyapısal
değişiklikleri açıklamaktır.
SONUÇ: Bu
dersi takip eden birkaç hafta boyunca vize sonrası anladığım materyaldir ve
anlaşılması kolay olsun diye iyi bir şekilde çoğaltıyorum ve anladığım gibi
yazıyorum. Eğer hatalar varsa, lütfen elinizden geldiğince düzeltin.Tabii ki bu dersin bilinmesi bizim için çok
önemli. Bu şekilde depremlerin nedenlerini ve depremlerle ilgili şeyleri
öğreniyoruz, çünkü bu depremlerin neden olabileceğini, nelerin bunlara neden
olduğunu mutlaka merak ediyoruz. Bu bizim hayatımızın huzuru ve rahatı içindir.
Bu yüzden bu önemli bilgileri öğrenmemiz ve öğretmemiz gerekiyor. Bu yazıda da
bahsettiğim gibi, her şey birbiriyle bağlantılı. Ve tabii ki materyal çok fazla
ve birkaç şeye bölünmüş durumda. Bu nedenle elimden geldiğince anladığım
kadarıyla yazdım. Bu noktadan itibaren, doğa olayları meydana geldiğinde bir
konuyu analiz ederken kullanılacak çok sofistike ve çok faydalı bir uyarı
aracını, uygulama araçlarını ve formülleri tartışıyorum. Sadece yazı şeklinde
değil, hatırlanması ve anlaşılması daha kolay olsun diye ilginç bir animasyon
şeklinde de olabilir. Ve tabii ki bu dünyada yaşamın sürdürülebilmesi için her türlü
bilim çok önemlidir. Gençler olarak bilgiyi mümkün olduğunca çoğaltmalı ve
çevremizdeki yaşam için faydalı olabilmesi için birbirimizle bilgi
alışverişinde bulunmalıyız. Bu nedenle zamanı olabildiğince iyi kullanın ve
olabildiğince iyi öğrenin. Sadece materyalden değil, eğer materyal ne
öğrendiğimizi anlamamız için yeterli değilse, meydana gelen doğal olayları
uygulayarak analiz etmek gibi doğrudan müdahalelerde de bulunabiliriz ve
buradan elde ettiğimiz verilerden uygun şekilde analiz etmeye başlayabiliriz,
böylece çalışılan materyali daha iyi anlayabiliriz.
Anahtar Kelimeler : Elastık Dalga ,Deprem , Dalga
,Hızı ,Hareket , Dünya.
No comments:
Post a Comment