Jeofizik

Jeofizik, yerfiziği olarak da bilinir, fiziğin temel ilkelerinden yararlanılarak, hidrosferi ve atmosferi de içerecek biçimde Dünya'nın araştırılmasını konu edinen yer bilimleri dalı. Jeofizik tarihi insanoğlunun bilimsel merakını giderme ile ilişkili "kuramsal" problemlerle ve yerin doğal kaynaklarından yarar sağlama ile yer kaynaklı afetlerle ilişkili "pratik" problemlerle ilişkili olarak gelişmiştir.

Jeofizik, Yerküre ve onun etrafındaki uzay çevresinin fiziksel özellikleri ve fiziksel süreçleri ile bunların analizi için nicel yöntemlerin kullanımı ile ilişkili doğa bilimidir. Jeofizik terimi ile bazen sadece katı Yerküre uygulamaları kastedilir: Yerküre’nin biçimi, onun gravite ve manyetik alanı, iç yapısı ve bileşimi, dinamiği ve levha tektoniğinde bunların yüzeydeki dışavurumu, magmaların üretimi, volkanizma ve kayaç oluşumu. Ancak modern jeofizik organizasyonları daha geniş bir tanımı kullanır ki bunlar; kar ve buzu içerecek biçimde su döngüsü, atmosferin ve okyanusların akışkan dinamiği, iyonosferde ve manyetosferde elektrik ve manyetizma, Güneş-Yer ilişkileri, Ay ve diğer gezegenlerle ilişkili benzer problemleri de kapsamaktadır.

Jeofizik sözcüğünün doğuşu

Jeofizik anlamına gelen Almanca "Geophysik" sözcüğü, bilindiği kadarıyla, ilk olarak 1844'te J. Fröbel tarafından kullanılmıştır.

Jeofizik sözcüğü 1834 ile 1880 yılları arasında dönemin çeşitli yazılı eserlerinde görünür. Fröbel tarafından yazıldığı sanılan fakat Meyers Grosses Conversationslexikon adlı eserde anonim bir “Geophysik” maddesi vardır. 1863'te Adolph Muhry (1810-1888) sözcüğü meteoroloji ve klimatoloji ile ilişkili olarak kullanır. 1870'lerde, Georg von Neumayer (1826-1909) sözcüğü okyanusları içerecek şekilde ve Ferdinand von Richthofen (1833-1905) katı Yerküre'yi içerecek şekilde kullanır. İngilizcede, İtalyancada ve büyük olasılıkla diğer dillerde ilişkili terimler vardır. Herschel "terrestrial physics" sözcüğünü kullanır (Herschel, 1840). Angelo Secchi (1818-1878), Ernesto Sergent ve Francesco Denza (1834-1894) ve diğer İtalyanlar "fisica terrestre" terimini tercih ederler. Secchi (1879) ve Sergent (1868) öğrencileri için "physical terrestrial" konuları sunarlar. Denza (1882) özel olarak meteorolojiyi yer fiziğinin (terrestrial physics) bir bölümü olarak tartışır. Türkçede "Arzi Fiziki" sözcüğü jeofizik sözcüğünün karşılığı olarak ilk olarak "Arzi Fiziki Kandilli Rasathanesi" olarak 1920'lerde görünür.

Jeofizik dalları

Türkiye'deki üniversitelerde Uygulamalı Jeofizik, Yerfiziği ve Sismoloji Ana Bilim Dallarında eğitim yapılmaktadır. Son yıllarda özellikle zemin etütlerinde, petrol, doğal gaz ve jeotermal aramacılığında jeofiziğin kullanım alanları her geçen gün artmaktadır.

• Sismoloji (Depremlerin büyüklük ve şiddetlerinin belirlenmesi ve elastik dalga kuramı)
• Gravite ve jeodezi (Yer'in gravite alanı ve Yer'in biçimi ve boyutu)
• Atmosfer bilimleri; ki izleyen alanları kapsar: Atmosfer Elektriği ve Yer Manyetik Alanı (İyonosfer, Van Allen Kuşağı, Tellürik Akımlar vb. içerecek biçimde) Meteoroloji ve Klimatoloji, Her ikisi de iklim çalışmalarını kapsar. Aeronomi, atmosferin fiziksel ve kimyasal yapısı.
• Jeotermik ve jeotermal (Yer ısısı, ısı akısı, Volkanoloji ve sıcak noktalar)
• Hidroloji (yer altı ve yüzey suyu, bazen glasiyolojiyi de kapsar)
• Fiziksel oşinografi
• Tektonofizik (Yerküre'deki jeolojik süreçler)
• Jeodinamik (Yer içinin Dinamik İncelenmesi)
• Arama ve mühendislik jeofiziği
• Jeofizik Mühendisliği
• Glasiyoloji/Buzul bilimi
• Petrofizik / Kaya fiziği
• Uygulamalı jeofizik
• Mineral fiziği
• Arkeojeofizik (Arkeoloji jeofiziği)

Uygulama alanları

• Levha tektoniği ve deprem araştırmaları
• Sismik yöntemlerle karada ve denizde jeolojik yapıların araştırılması
• Jeolojik zamanlardaki yer manyetik alanının belirlenmesi
• Yer altı kaynaklarının araştırılması
• Çevre jeofiziği
• Arkeolojik araştırmalar
• Atmosfer ve uzay araştırmaları
• Termal alan araştırmaları
• Geoteknik / Zemin araştırmaları

Kullanılan başlıca yöntemler

• Gravite

Yer altı yapılarının çekim özelliğini inceler. Yer çekimi ivmesinin dünyanın her noktasında farklı olmasından yararlanarak yer içini modeller.

• Manyetik

Yer altı yapılarının manyetik özelliklerini inceler. Özellikle metalik cevherlerin bulunmasında, arkeojeofizik ve tektonik araştırmalarda sıklıkla kullanılmaktadır.

• Sismoloji

Depremlerin özelliklerini ve yerin derinliklerini inceler.

• Sismik

Yer altı yapılarının sismik hız değişimlerini inceler.

• Yer Radarı (Ground Penetrating Radar-GPR)

Özellikle yer yüzeyine yakın derinliklerde bulunan, ortamın geneline göre farklı fiziksel özellikler gösteren alanların belirlenmesinde kullanılır. Temelde kullanılan cihaz, bir verici (Transmitter) ve bir alıcı (Receiver) antenle kayıtçıdan oluşur. Yer içine gönderilen yüksek frekanslı dalgaların yansıma ve kırılmalara uğrayarak yer içinden geri dönüşleri kaydedilir. Son olarak elde edilen veriler sismik veri işleme tekniklerine benzer bir teknikle işlenerek yer altının yapısı ortaya çıkarılır. Türkiye'de kullanımı son yıllarda oldukça yaygınlaşan bu yöntemin en önemli avantajı son derece ayrıntılı bilgilere ulaşılabilmesidir. Ancak bir dezavantaj olarak, sadece sığ aramalarda kullanılabilir; çünkü yüksek frekanslar, yer içindeki iletken ortamlarda kolayca atenüasyona uğrayarak derinlere ulaşamazlar.

• Elektrik

Yer altı yapılarının elektrik iletkenlik özelliklerini inceler,

• Elektromanyetik

Yer altı yapılarının elektrik iletkenlik ve elektomanyetik özelliklerini inceler,

• Jeomanyetizma

Uzaydaki ve yer yüzündeki manyetik alanın özelliklerini inceler,

• Paleomanyetizma

Geçmiş dönemlerdeki yer manyetik alanının değişimlerini inceler,

• Radyometrik ve jeotermik

Yer altının radyoaktif ve ısı özelliklerini inceler,

• Kuyu logları

Sondaj kuyularında yapılan gravite, manyetik, radyometri, elektrik, akustik vb. jeofizik yöntemlerdir.

• Yüzey Nükleer Manyetik Rezonans (SNMR)

Atom çekirdeğinin (temel olarak çekirdekte bulunan protonun) manyetik özelliklerinden yararlanarak, yer altının su içeriğini ve hidrolik geçirgenliğini derinliğin fonksiyonu olarak verebilen yeni bir yöntemdir.