İng. Exploration of Gas Hydrates
Gaz hidrat ve serbest gaz içeren sedimanter kayaçlar, ses dalgalarının yayılımına çok duyarlı olduklarından jeofizik çalışmalarda yaygın olarak akustik yöntemler ile araştırılırlar. Farklı frekans içeriğinde, kaynaktan üretilen yapay ses dalgaları, kara ve deniz ortamında yer içine gönderilir. Bu dalgalar yeraltında farklı sismik hız ve yoğunluğa sahip tabakalardan yansıyarak ve kırılarak alıcılara (jeofonlar, hidrofonlar) ulaşır ve kaydedilir. Sismik yöntemler olarak bilinen bu çalışmalarda, hidratların arandığı hedef derinliğine ve çözünürlüğe bağlı olarak, ortamın derinlik ve hız yapısını modellemek için sismik kırılma yöntemi uygulanır. Ortamın detaylı sismik görüntüsünü çıkarabilmek için ise çok kanallı veya tek kanallı sismik yansıma yöntemleri uygulanır. Özellikle deniz araştırmalarında, deniz tabanından su kolonuna doğru hidrat bölgesine bağlı gaz çıkışlarını gözlemlemek amacıyla yandan taramalı sonar, çok ışınlı batimetri gibi çok yüksek çözünürlüklü akustik yöntemler kullanılır.1 (Şekil 1) Sismik yansıma uygulamasında sedimanların gözeneklerini dolduran gaz hidrat, P ve S dalga hızlarının hidratta, çevreleyen kayaca göre daha yüksek hızda seyahat etmesine, hidratın hemen altında yer alan ve gözeneklerinde serbest gaz bulunan ortamda ise göreceli olarak daha yavaş ilerlemesine sebep olur. Ortamların hız ve yoğunluk farkından kaynaklanan bu durum, hidrat içeren sediman ile gaz içeren sediman arasında kuvvetli bir yansıma yüzeyi oluşmasına sebep olur. Literatürde BSR olarak tanımlanan bu yansıtıcı yüzey “Deniz Tabanına Benzeyen Yansıtıcı” olarak bilinir. Bu yüzey, litolojik bir sınıra karşılık gelmeyen, tamamıyla termodinamik koşulların sebep olduğu ve deniz tabanı yansımasına göre ters polariteli ve kuvvetli bir yansıtıcı olarak sismik kesitlerde görünür. BSR yüzeyi, gaz hidrat içeren sedimanın tabanını gösterir. Diğer bir ifadeyle BSR yansıtıcı yüzeyi, ortamdaki gaz hidratın direkt göstergesidir.2 BSR seviyeleri ilk kez Meksika Körfezi’nde, Kolombiya ve Panama kıyılarında, Şili kıyılarında ve Amerika’nın Pasifik kıyılarındaki kıtasal yamaçlarda bulunan çamur volkanı alanlarında gözlenmiştir.2,3,4,5 Arktik Okyanusu’nda ve Antarktika Güney Shetland Şelf alanında da kuvvetli BSR yüzeyleri gözlenmiştir. Antarktika’da BSR ve gaz hidratın ilk keşfi, İtalya Ulusal Antarktika Araştırma Programı kapsamında 1989-2005 yılları arasında yapılan seferlerle yapılmıştır.6,7 Yerinde ölçümlerin yapılamaması nedeniyle, gaz hidrat içeren ortamlarda, AVO analizi ile sinyalin uzak ofsetlere bağlı genlik değişimini inceleyerek hidrat ve gaz ortamlarının belirlenmesi; ayrıca sismik yığma öncesi veriler kullanılarak P ve S dalga hızlarının, poisson oranının, gözenekliliğinin ve hidrat-gaz doygunluklarının hesaplanması mümkün olmaktadır.8,9 Hidrat doygunluklarının belirlenmesi özellikle Antarktika bölgesinde küresel ısınmanın tetiklediği hidrat ayrışmasını içeren modelleme çalışmaları açısından önemlidir.10,11 Sedimanlar içerisinde gaz hidrat doygunluğu kademeli bir şekilde artıyor ise sismik hızlar hidrat sınırlarını ayırt etmede duyarsızlaşır. Bu durumda karada ve denizde uygulanan DCR yöntemi ve özellikle sığ hidrat oluşumlarında CSEM yöntemi, hidrat içeren ortamları tanımlamada başarılı olur. (Şekil 1) Özdirenç parametresi, heterojen hidrat ortamlarını tanımlamada etkindir. Tuz yapıları ile bulunan gaz hidrat alanlarında da DCR ve CSEM yöntemleri başarılı bir şekilde uygulanmaktadır. 12,13 Ayrıca karada ve denizde yapılan çok uluslu DSDP ve ODP projeleri kapsamında açılan sondajlarda ve alınan kuyu loglarında, hidrat ve gaz doygunluklarının ölçülmesi, yoğunluk ve elektrik özdirenç değişimlerinin tespit edilmesi ve sismik P ve S dalgaları yayılım hızlarının ölçülmesi gibi fiziksel parametrelerin tespiti mümkün olmuştur. Alınan gravite korlarına yapılan jeokimyasal analizler ile çıkan gazların kökeni (biyojenik veya termojenik) araştırılmıştır.14 1968-1983 yılları arasında süren DSDP araştırmaları kapsamında denizel bir gaz hidrat alanında kurulmuş olan ilk uluslararası sondaj platformu “R/V Glomar Challenger” adı ile bilimsel çalışmalarda kayıt altına alınmıştır.15 Gaz hidrat depolarının oldukça yoğun olduğu okyanus ve denizlerde yapılan aramalarda özellikle su kolonuna sızan gazların suyun fiziksel parametrelerinde yapmış olduğu değişimler, su kolonunda belirli derinliklerde alınan CDT ölçümleri ile belirlenmektedir. Denizler ve karalardan alınan karotlar ve ısı akısı ölçümleri ile de gaz hidratların kimyasal ve fiziksel özellikleri incelenebilmektedir (Şekil 1). Isı akısı ölçümleri ile bölgenin termal rejimi, dolayısıyla hidratın kararlı olduğu derinlikler tespit edilebilmektedir. Bu ölçümler doğrudan yapılabildiği gibi dolaylı olarak sismik verilerden de hesaplanmaktadır.16,17
