Maden aramalarında uygulanan jeofizik yöntemler, diğer jeofizik uygulama alanlarına göre daha çok çeşitlilik gösterir. Örneğin; Madenler metalik olup olmayışlarına göre, iletken veya değildirler. Her metalik maden örneğin krom madeni iletkenliği yüksek bir maden değildir. Bazı madenlerin özgül ağırlıkları yüksek, madılarının ise düşüktür. Ayrıca bazı madenlerin özgül ağırlıkları veya mıknatıslanma duyarlılık katsayıları içinde bulundukları kayaca göre daha düşüktür. Maden jeofiziği, arkeojeofizik veya mühendislik jeofiziği gibi sığ derinliklerle, veya petrol jeofiziği gibi derin yapıların araştırılmasında değil, daha çok orta-derinlik denebilecek 500 metreye kadar olan derinliklerle ilgilidir.
Maden aramalarında en çok kullanılan yöntemler önem ve kullanım yoğunluğu
bakımından sırasıyla elektrik-elektromanyetik yöntemler, manyetik yöntem,
gravimetrik yöntem, radyometrik yöntem ve kuyu ölçmeleridir. Sismik yöntemler
genellikle çökel katmanlar arasında olup katmalara paralel yataklanmış
madenlerinin; örneğin kömür, aranmasında uygulanmaktadır.
Yukarıda sözü edilenlerden elektromanyetik, manyetik ve
radyometrik yöntemlerin bir önemli özelliği de, bunların aletlerinin uçak veya
helikopterlere monte edilerek havadan da uygulanabilir olmalarıdır. Havadan
uygulamalar, çok geniş ve ulaşım olanakları kötü sahaların ekonomik olarak en
kısa zamanda araştırılmasına olanak sağlarlar. Maden aramalarında bir sahada
jeofizik yöntemlerin birden fazlasının uygulandığı örneklere son yıllarda daha
sık rastlanmaktadır. Sülfürlü minerallerden kalkopirit aramalarında sadece
elektrik yöntemlerden IP yönteminin uygulandığına dair pek çok örnek vardır.
Ancak son yıllarda anlayış değişmiş, bir sahada çeşitli yöntemlerin
uygulanması, aletlerin kullanışlılığının ve veri-işlem olanaklarının artmasının
da etkisiyle, örnekleri çoğalmıştır.
Jeofizik biliminin maden aramalarında kullanılması 1640 yılına kadar gider. Bu tarihte İsveç’de demir madeni aranmalarında pusula kullanıldığına ilişkin kayıtlar mevcuttur. Demir madeni aramaya yönelik özel mıknatıs iğnelerin kullanım tarihi ise 1860 yılına kadar inmektedir. Elektrik yöntemlere gelince, Robert Fox adlı bir fizikçinin 1815 yılında bazı madenleri doğal elektriksel kutuplanmaya sahip olduğunu keşfettiğini ve ilk uygulamanın Carl Barus tarafından 1880 yılında ABD-Nevada’da yapıldığı bilinmektedir. Bu tekniğin ve uygulama aletlerinin gelişimi 1912-1914 yılları arasında C.Schlumberger’in öncülüğünde atılım yapmıştır. İlk manyetometre olan Schmidt terazisi ise 1915 yılında ortaya çıkmıştır.
Türkiye’de 1930lu yıllar, maden ihracının ihracat kalemleri içindeki payının %40’lara ulaştığı yıllar olduğu gibi, madencilikle ilgili MadenbTetkik Arama Enstitüsü ve Etibank gibi kurumların da kuruluş yıllarıdır. Bu yıllar aynı zaman da, Dr. Sulhi Yüngül ve Prof.Dr. Kazım Ergin gibi ilk jeofizikçilerimizin jeofizik öğrenimi için yurt dışına gittiği yıllardır.Türkiye’de jeofizik yöntemlerin ilk uygulamaları maden aramalarında olmuştur. İlk uygulamalar 1936 yılında, Ayvalık-Ayazmant, İzmir-Torbalı ve Sivas-Divriği demir madeni yataklarında manyetik etüt, Keban gümüşlü kurşun madeni sahasında PS etüdü olarak gerçekleşmiştir. Daha sonraki yıllarda manyetik yöntem uygulamaları çoğunlukta olmak üzere Türkiye’nin çeşitli yerlerinde çeşitli yöntemler uygulanmıştır. Maden aramalarında jeofizik yöntemlerin en yoğun uygulandığı yıllar ise 1970’li yıllardır. Özellikle Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü 1970’li yıllarda Türkiye’nin dört bir yanında başta elektrik-elektromanyetik ve manyetik yöntemlerle olmak üzere yüzlerce jeofizik etüt gerçekleştirmiştir.
Maden jeofiziği uygulamalarında karşılaşılan problemlerin başında anomali seçimi gelir. Anomalinin gerçekten hedeflenen madenden mi geldiği, yoksa yan kayaç veya jeolojik yapı tarafından mı üretildiği genellikle ciddi bir problemdir. Bazı yöntem veya hedeflenen madenler için bu ciddi bir problem olmayabilmektedir. Örneğin; bir demir madeni olan manyetit aramalarında, manyetitin çoğu kez yan kayaç veya yapılara göre çok yüksek olan mıknatıslanma özelliği bu problemin üstesinden gelmeyi kolaylaştırmaktadır. Buna karşın ana kayaç içinde veya formasyonlarda saçılmış olarak bulunan ve yüzdesi düşük madenlerin aranması ve ürettiği düşük genlikli anomalilerin çevrelerindeki anomalilerden ayırt edilmesi oldukça zor olmaktadır.
Etüt parametreleri ise şunlardır;
a) profillerin yönü,
b) profiller arasındaki mesafe,
c) profillerin uzunluğu,
d) ölçü noktaları aralığı,
e) elektrotlar veya jeofonlar arası mesafe,
f) elektrotlar arası açılım mesafesi,
g) offset aralığı,
h) ölçüm süresi vb dir.
Etüt parametrelerini etkileyen faktörler ise;
1) arazinin engebeli veya düz olması,
2) ağaçlarla kaplı veya çıplak olması,
3) etüt sahasının boyutları,
4)ulaşım olanakları,
5) etüt sahsının jeolojik ve tektonik özellikleri,
6) aranan madenin konum, derinlik ve geometrisi vb dir.
Eğer jeofizik etüt havadan gerçekleştirilecek ise, bu durumda hava aracının performansının yanında uçuş yüksekliği de önemli bir etüt parametresi olarak göz önüne alınmalıdır.
Diğer taraftan, maliyet-yarar ilişkisi etüt parametrelerinin belirlenmesinde bir başka etmen olarak karşılaşılmaktadır. Daha sık profil ve ölçü noktaları üzerinde birden fazla yöntemle alınacak ölçümler hem daha çok ve sağlıklı arama bilgileri edinilmesini sağlarken, etüt maliyetinin de artmasına neden olmaktadır.
Genellikle havadan jeofizik etütlerde karşılaşılan optimum maliyet-yarar ilişkisi belirleme güçlüğü, arazinin jeofizik etütle taranan bölümünün, arazinin tamamına oranına bakılarak aşılmaya çalışılır. Bu oranın yeterli olup olmamasına bağlı olarak, etüt parametreleri yeniden düzenlenir. Örneğin; daha ayrıntılı bir jeofizik etüt yapmak suretiyle araziden sağlanan bilgi %10 artırılabiliyor ve bunun maliyete etkisi de % 10’un çok altında kalıyor ise etütparametreleri yeniden belirlenebilir, yani profil aralığı veya ölçü noktası aralığı % 10 daha sıklaştırılabilinir.
Maden aramalarında kullanılan başlıca jeofizik yöntemler
şunlardır:
1.Gravimetrik yöntem
2. Manyetik yöntem
3. Elektrik yöntemler
a) Özdirenç
b) IP
- frekans ortamı IP
- zaman ortamı IP
- spektral IP
c) SP
d) Misse la masse
4. Elektromanyetik(EM) yöntemler
a) Frekans ortamı EM
aa) Tilt-açısı ölçümü
ab) Çok alçak frekans (VLF)
ac) Afmag
ad) Faz ve amplitüd ölçüm sistemleri
b) Zaman ortamı EM
c) Yapay kaynaklı manyetotelürik (CSAMT)
d) Yer radarı (GPR)
5. Radiometrik yöntem
6. Sismik yöntem
