Elektrik özdirenç yönteminin uygulamasında iki akım ve iki potansiyel elektrotu olmak üzere 4 elektrottan oluşan dizilimler kullanılmaktadır. Bu elektrotların yüzeydeki dağılımlarının ve birbirlerine göre olan uzaklıklarının değiştirilmesi ile farklı düzenlerde dizilimler elde edilebilmektedir. Szalai ve Szarka (2008) yaptıkları çalışmada literatürde tanımlanan yüzden fazla elektrot dizilimini süperpozisyon, odaklanma ve doğrusallık özelliklerini inceleyerek sınıflandırmıştır. Bu tez çalışması kapsamında ise sık kullanılan beş elektrot dizilimi Wenner, Wenner-Schlumberger, dipol-dipol, pol-pol ve sol yönlü pol-dipol (izleyen bölümlerde pol-dipol olarak anılacaktır) dizilimleri modelleme ve arazi çalışmaları kapsamında incelenmiştir. Şekil 3.3’te bu dizilimlerde kullanılan elektrotların yüzeydeki konumları, dizilim katsayıları (k) ile birlikte verilmektedir. Burada ilk üç dizilim 4 elektrotu birden ölçümlerde aktif olarak kullanılırken, pol-pol diziliminde bir akım ve bir potansiyel elektrotunun, pol-dipol diziliminde ise bir akım elektrotunun sonsuza yerleştirildiği varsayılarak sabit pozisyonda tutulmaktadır. Arazi uygulamalarında sonsuz mesafesi olarak en büyük elektrot açıklığının 20 katı kadar bir uzaklık seçilmektedir. Elektrotlar arası uzaklıkları gösteren “a” ve “n” değerleri değiştirilerek farklı derinlik seviyelerinden görünür özdirenç verisinin ölçülmesi sağlanmaktadır.
Elektrotların yüzeydeki yerleşimi akımın yeraltına iletimini ve oluşturulan potansiyeli değiştirmektedir. Dolayısıyla dizilim geometrisi olarak da adlandırılan bu durum yüzeyde ölçülen görünür özdirenç değerini doğrudan etkilemektedir. Bu da aranılan hedef yapının belirlenebilirliğini yani dizilimin çözüm gücünü değiştirmektedir. Elektrik özdirenç yöntemi ile yapılan çalışmalarda, elektrot dizilimlerinin çözünürlük kapasitelerine uygun olarak hangi dizilimin kullanılacağının belirlenmesi önemli bir olgudur. Bilindiği gibi geleneksel dizilimler farklı çözünürlük (yatay ve düşey yapılara karşı duyarlılık), araştırma derinliği, sinyal-gürültü oranı, veri yoğunluğu ve yatay yönde veri kaplama alanı özelliklerine sahiptir. Ward (1990) dizilim seçiminde etkin olan faktörleri açıklamaktadır. Dizilimlerin bu özellikleri ve araştırma problemi göz önüne alınarak, dizilimlerden bir veya daha fazlası ölçümlerde kullanılabilmektedir. Tez çalışmasında kullanılan beş dizilime ait duyarlık kesitleri 100 Ω.m‘lik homojen yeraltı için hesaplatılarak, Şekil 3.4’te sunulmuştur. Bu kesitlerden, kullanılan dizilimin hedef yapıya karşı gösterdiği tepki çıkarılabilmektedir. Koyu tonlar pozitif ve açık tonlar negatif duyarlık değerlerini göstermektedir. Buna göre, pozitif bölgeye denk gelen yeraltındaki ortama göre yüksek özdirençli bir yapı yüzeyde ölçülen görünür özdirenç değerinin azalmasına sebep olurken, yapı negatif bölgeye denk geldiğinde görünür özdirenç değeri artmaktadır. Örneğin, Wenner diziliminin duyarlık kesitinde, N ve B elektrotları arasına denk gelen gömülü olduğu ortama göre yüksek özdirençli hedef yapı, ölçülen görünür özdirenç değerini arttırırken, M ve N elektrotları arasına gelince değerin düşmesine neden olmaktadır. A ve M elektrotları arasında ise yine ölçülen görünür özdirencin artışı gözlenmektedir (Şekil 3.4a). Sonuç olarak ortama göre dirençli bir hedef yapı için Wenner dizilimi “M” şeklinde bir anomali sergilerken, iletken bir yapı da tersi olan “W” şeklinde bir anomali ile karşımıza çıkacaktır. Duyarlığın yüksek değerli olduğu alanların ölçülen özdirenç değerine daha fazla katkı yaptığı bu kesitlerden söylenebilmektedir. Bu durum ölçülen değere en fazla katkının elektrotların çevresindeki alanlardan olduğunu da göstermektedir. Duyarlık hesapları ayrıca dizilimlere ait araştırma derinliği bilgisini elde etmek içinde kullanılmaktadır (Edwards, 1977; Loke, 2010; Oldenburg ve Li, 1999). Bu tez çalışması kapsamında kullanılan dizilimler hakkında genel bilgi ise aşağıdaki gibi özetlenebilir.
Şekil 3.3 a) Wenner, b) Wenner-Schlumberger, c) dipol-dipol, d) pol-pol ve e) pol-dipol dizilimlerinde kullanılan elektrotların yüzeydeki dağılımı ve dizilimlere ait geometrik faktör (k) hesabı.
Wenner diziliminde, iki akım ve iki potansiyel elektrotu ölçümde aktif olarak kullanılmaktadır. Elektrot aralıklarının “a” olarak sabit alındığı ve ölçüm değerlerinin iki potansiyel elektrotunun orta noktasına atandığı dizilim simetrik bir dizilim türüdür (Şekil 3.3a). Dizilim genel anlamda, yeraltındaki yatay tabakalara daha iyi çözümler verebilmektedir. Bunun sebebi diziliminin duyarlığının dizilim altında hemen hemen yatay olmasıdır (Şekil 3.4a). Ortalama araştırma derinliği, bu dizilimde “a” nın yani elektrot aralığının yarısı kadardır. Dizilim yüksek sinyal oranı sunduğundan, gürültülü ortamlarda kullanılması tercih edilebilmektedir.
Dört elektrot kullanan diğer bir dizilim olan Wenner-Schlumberger dizilimi orta noktaya göre simetrik olup, elektrot aralıkları belli bir “n” faktörüne göre seçilmektedir (Şekil 3.3b). Dikkat edileceği gibi “n=1” olması durumunda Wenner dizilimi elde edilmektedir. Ölçülen görünür özdirenç değerinin dizilimin orta noktasına atandığı bu elektrot düzeninde, “a” ve “n” ayrı ayrı veya birlikte arttırılarak
derin seviyelerden bilgi alınabilmektedir. Dizilime ait duyarlık kesiti incelendiğinde; potansiyel elektrotları arasında kalan pozitif alanın Wenner diziliminden daha dar ve derine doğru yayvan olduğu görülmektedir (Şekil 3.4b). Bu durum dizilimin hem yatay hem de düşey süreksizliklere karşı duyarlı olduğunu göstermektedir.
Dipol-Dipol dizilimi, akım ve potansiyel elektrotlarının dipol kolları olarak yerleştirildiği bir elektrot düzenidir (Şekil 3.3c). Araştırma derinliği “a” ve “n” değerlerine göre belirlenmektedir. Görünür özdirenç değeri dipol kollarının ortasına atanmaktadır. Dipol-dipol dizilimi diğer dizilimlere göre yüksek anomali etkisine sahip olmasına karşın, gürültü içerme riski de fazladır. Düşey uzanımlı yeraltı yapılarına duyarlı olan bu dizilimle elde edilen görüntülerin ayrımlılığı da yüksektir. Şekil 3.4c’deki duyarlık kesitine bakıldığında ise dizilimin akım ve potansiyel kolları arasında yüksek duyarlık verdiği, böylelikle yeraltındaki düşey yönlü değişimlere karşı daha başarılı olduğu söylenebilir.
Simetrik bir dizilim olan pol-pol dizilimi aktif olarak bir akım ve bir potansiyel elektrotunun ölçümde kullanıldığı bir düzendir. Ölçülen görünür özdirenç değerleri kullanılan akım ve potansiyel elektrotu arasına atanmaktadır. Dizilimin araştırma derinliği diğer tüm dizilimlerden daha fazladır ve “a” mesafesinin 0.867 katıdır. Ayrıca ölçümde iki elektrot kullanılmasından dolayı tam 3-boyutlu elektrik özdirenç ölçümleri için uygundur. Tellürik akımlara karşı duyarlı olması dizilimin dezavantajıdır.
Yeryüzünde üç elektrotu aktif olarak kullanan pol-dipol dizilimi bu düzeni ile asimetrik bir dizilimdir (Şekil 3.3e). Sonsuza atılan akım elektrotunun yönüne göre sağ ve sol yönlü olarak adlandırılmaktadır. Bu özelliğinden dolayı dizilim simetrik olmayan görünür özdirenç eğrileri sunmaya meyillidir. Ölçülen görünür özdirenç değeri dizilimin orta noktasına atanabildiği gibi, iki potansiyel elektrotunun orta noktasına da atanabilmektedir. Dipol-dipol dizilimi gibi düşey yönlü uzanan yapılara duyarlı olan dizilim, dipol-dipol dizilimine göre daha az gürültü içeriği sunmaktadır (Şekil 3.4e).
Şekil 3.4 a) Wenner, b) Wenner-Schlumberger, c) dipol-dipol, d) pol-pol ve e) pol-dipol dizilimlerine ait duyarlık kesitleri (100 Ω.m’lik homojen ortam için hesaplatılmıştır).
Elektrot dizilimlerinin bu özelliklerinden dolayı aynı ölçüm alanı için verdikleri yanıtlar farklı olmaktadır. Bu farklılıklar gerek modelleme gerekse de arazi çalışmaları ile irdelenmiştir. Örneğin Sasaki (1992) kuramsal veriler ile yaptığı çalışmalarda, karmaşık yapıların çözümlenmesinde dipol-dipol diziliminin pol-pol dizilimine göre daha başarılı olduğunu saptamıştır. Dizilimlerin (pol-pol, dipol-dipol ve pol-dipol) araştırma derinliklerini inceledikleri çalışmalarında Oldenburg ve Li (1999) bu dizilimlere ait ters-çözüm işleminden elde edilen modellerin farklı nüfuz derinlikleri sunduğunu belirlemiştir. Dahlin ve Zhou (2004) ve Drahor ve diğer. (2005) ise çalışmalarında farklı dizilimlerin kuramsal modeller üzerindeki etkilerini incelemiştir. Sonuç olarak yüksek ayrımlıklı yeraltı görüntüleri elde edebilmek için kullanılan dizilimden elde edilen verinin maksimum anomali bilgisini ve minimum gürültüyü içermesi beklenmektedir.