1. Toryum elementİ Nİ N
Jeofİ zİ k Yöntemlerle
AranmasI
Barış KORU
Maden Mühendisi
2008

2. Toryum :
 Periyodik tabloda aktinit serisinin ikinci üyesi olan
toryum, yer kabuğunun %0,0007'lik kısmını
oluşturmaktadır.
 Toryum, uranyum gibi doğada serbest halde
bulunmayıp 60 civarında mineralin yapısı içinde yer
almaktadır.
 Bunlardan sadece monazit [(Ce,La,Nd,Th,Y)PO4] ve
torit [(Th,U) SiO4] toryum üretiminde
kullanılmaktadır. Bu mineraller de genellikle nadir
toprak elementleri (NTE) ile birlikte bulunmaktadır.

3.  Torit : [(Th,U)SiO4]

4.  Monazit : [(Ce,La,Y,Th)PO4]

5. Toryum :
 Yüksek sıcaklıklarda magnezyumun direncini artırmak
amacıyla alaşımlarda,
 Elektronik cihazlarda ve aydınlatmada tungsten filamanların
kaplanmasında,
 Yüksek ısıya dayanıklı potaların yapımında,
 Yüksek kaliteli kamera merceklerinde,
 Nükleer teknolojide kullanılmaktadır.

6.  Toryum tek başına nükleer yakıt olarak
kullanılamaz. Fertil bir izotop olan Th-232'nin
bir öntron yutarak fisyon yapabilen bir izotop
olan U-233'e dönüştürülmesi gerekir.
 Th232 düşük enerjili nötronlarla tepkimesi
sonucu bir dizi reaksiyon zinciri ile birlikte
U233'e dönüşür:

7.  Bu fisil maddeye üretkenlik döngüsü şöyledir :

8.  Toryumlu yakıt denemeleri 1960 yıllarının
ortalarında başlamış olmasına rağmen güç
reaktörlerinde kullanılmasına 1976 yılında
başlanmıştır.
 Almanya, Hindistan, Japonya, Rusya, İngiltere
ve ABD'de araştırma/geliştirme çalışmaları
bulunmaktadır.
 Günümüzde geliştirilmekte olan yenilikçi
nükleer fisyon teknolojilerinde de toryum
önemli bir yere sahiptir.

9. Bu yeni teknolojiler;
 Kanada tarafından geliştirilen Yeni Nesil CANDU
Reaktörü (CANDU-X)
 Rusya tarafından geliştirilen Gaz Türbinli Modüler
Helyum Reaktörü (GT-MHR)
 Japonya-Rusya ve ABD tarafından geliştirilen FUJI
Eriyik Tuz Reaktörü (FUJI Molten Salt Reactor)
 Güney Afrika tarafından geliştirilen Çakıl Yataklı
Modüler Reaktör (PBMR)
 Rusya, İsrail ve ABD tarafından geliştirilen Radkowsky
Toryum Yakıtlı Reaktör (RTFR)
 Avrupa ülkeleri tarafından geliştirilen Enerji Yükseltici
(Energy Amplifier)

10.  Dünya Toryum Rezervleri :

11.  Türkiye de Toryum Ve Uranyum Rezervi :

12. Jeofizik Yöntemler:
 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

13. 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

14. 6. Sismik yöntem
7. Termik yöntemler
8. Kuyu Jeofiziği yöntemleri

15. Toryumun Aranabildiğ i
Jeofizik Yöntemler
1 – Radyoaktivite Logları Yöntemi
2 - Radyoaktif Prospeksiyon Yöntemi

16. 1 – Radyoaktivite Logları
Yöntemi
 A - Gamma Ray Logu Yöntemi (GR)
 B - Tabii Radyoaktivite Logu Yöntemi (NGT)

17. Log Tanımı:
 Açılan sondaj kuyularında, katmanların fiziksel
özelliklerinin derinliğin fonksiyonu olarak
kaydedilmesi ile elde eğrilere log denir. Diğer bir
deyişle log, sondaj sırasında geçilen birimlerin
tüm özelliklerini bize eğriler halinde yansıtır.
 Kuyu loglarından rezistivite, kodüktivite, self
potansiyel, radyoaktivite, eğim, akustik, hız gibi
fiziksel değerler elde edilir.

18. A – Gamma Ray Logu Yöntemi (GR)
 Gamma Ray Logu tabakanın doğal radyoaktivitesini
ölçer.
 Gamma Ray Logu , Gamma ışını ölçer yani
Radyometre yardımıyla ölçülür (Şekil-1) .
 Radyoaktif elementler Uranyum (U), Toryum (Th) ve
Potasyum (K) genellikle şeyl ve killer içinde konsantre
olduğu için sedimanter kayaçlardaki şeyl miktarını
yansıtır.
 GR logunun birimi ton başına mikrogram radyum
eşdeğeri veya saniyede ışınım sayısı (API) olarak
alınır.

19.  Radyometre yani Gamma Işını Ölçer :
Şekil-1

20.  Tabaka içindeki radyoaktif elementler (Th, K, U)
atom çekirdeklerinden devamlı olarak radyoaktif alfa
beta ve gamma ışınları yayarlar.
 Bu ışınlar çarpışma sonucu enerji kaybederler ve GR
Logu ile enerji seviyesi 0.04-3.2 MeV olan gamma
ışınları özel dedektörler tarafından sayılabilirler.
 GR logu API birimine göre kalibre edilir.
 GR logunun en önemli özelliklerinden biri muhafaza
borusu arkasından da alınabilmesidir. Böylece kuyu
tamamlama ve üretim çalışmalarında korelasyon
amacı ile kullanılabilir.
 SP logunun alınamadığı boş ve petrol bazlı çamur
kullanılan kuyularda alınabilir.

21. GR Logunun Kullanıldığı Yerler :
• Toryum ve Uranyum gibi radyoaktif minerallerin
bulunmasında,
• SP logunun kullanılmadığı yerlerde şeyl tabakalarının
belirlenmesinde,
• Tabaka içindeki şeyli yansıttığı için şeyl miktarının kantitatif
olarak hesaplanmasında,
• Yanal litofasiyes değişimlerinin saptanmasında,
• Kömür tabakası gibi radyoaktif olmayan minerallerin
yayılımının tespitinde,
• Açık kuyularda alınan loglarda derinlik korelasyonunda,
• Uzun süre üretim yapan eski kuyularda formasyon
suyunun büyük oranlarda geçtiği zondaki radyasyon
seviyesinin belirlenmesinde.

22.  Doğal radyoaktiviteyi oluşturan Th, U, ve K
şeyller içinde yoğunlaşmıştır ve şeyllerin rengi
koyulaştıkça radyoaktiviteleri de artar.
Şeyllerin radyoaktivitesinde gözlenen bu
değişimden dolayı GR logunda SP’de olduğu
gibi düzgün şeyl hattı olmaz.
 Temiz rezervuar kayaçlar düşük radyoaktivite
gösterir ancak kendi içindeki kireçtaşlarının
radyoaktivitesi dolomitlerden, dolomitlerin
radyoaktivitesi de kumtaşlarından daha azdır.

23.  GR logunun kayaç
derinliğine göre
yapısı :

24. B – Tabii Rodyoaktivite Logu Yöntemi
(NGT)
 GR logunda olduğu gibi NGT logu da
tabakanın doğal radyoaktivitesini ölçer. Ancak
ondan farklı olarak üç radyoaktif elementin
(Th, U, K) doğal olarak yaydıkları gamma
ışınlarının enerjilerini ölçerek kayaç içindeki
yüzdelerini belirler.

25.  Doğadaki gamma ışınlarının büyük bir kısmı üç
radyoaktif izotopun başka izotoplara
dönüşmesi esnasında oluşur.
 Potasyum, Argon 40’a dönüştüğünde 1.46 MeV
gamma ışını yayar, Toryum ve Uranyum ise
dengeli bir izotop oluşturana kadar ara
aşamalarda birçok izotop oluşturur.
 Bu oluşumlar sırasında ortama yayılan gamma
ışınları tabakanın doğal radyoaktivitesini
oluşturur ve bunlar dedektöre ulaşana kadar
sürekli enerji kaybederler.
 Logun birimi ise saniyede ışınım sayısı olarak
alınır.

26. NGT Logunun Kullanıldığı Yerler :
• Toryum, Uranyum (Uranyum madenlerinde), potasyum ve
organik hidrokarbon potansiyelinin belirlenmesinde,
• Radyoaktif minerallerin bulunmasında ve yorumlanmasında,
• Kuyular arasında korelasyon yapılmasında,
• Diğer loglardan killerle ilgili elde edilen verilere tamamlayıcı
bilgi sağlanmasında,
• Kil tiplerinin ayırt edilmesinde, kil hacminin bulunmasında,
• Diğer radyoaktif mineralleri belirliyerek, karmaşık litolojilerde
gerçek litolojinin bulunmasında,
• Stilolit, çatlak ve uyumsuzlukların belirlenmesinde,
• Fasiyes ve çökelim ortamlarının belirlenmesinde.

27. Ölçümü Etkileyen Faktörler :
 NGT okumaları yalnızca üç radyoaktif mineral
konsantrasyonuna bağlı değildir. Bunun yanı
sıra kuyu şartları da (kuyu çapı ve çamur
ağırlığı) log okumalarını etkiler. Bunun için
düzeltme tabloları kullanılarak gerekli
düzeltmeler yapılır.

28. 2 – Radyoaktif Prospeksiyon
Yöntemi
 Radyoaktif minerallerin aranmasında en önemli
özellik bu minerallerin radyoaktivite
yaymalarıdır.
 Bu radyoaktif yayınımları oluşturan parçacıklar
Alfa,Beta ve Gamma parçacıklarıdır.
 Bu parçacıklardan Alfa ve Beta parçacıklarının
yayınım güçleri çok zayıftır fakat Gamma
parçacıkları kütlesiz olduğundan yayınımı
geniştir.

29.  Bu yayınımları ölçen alete spektrometre denir
ve bu spektrometreler daha çok 0.0- 3.0 MeV
arası Gamma ışınlarını ölçerler.
 Toryumun doğal izotopu Th232 dir.Gamma
ışını yayan Tı208 izotopunun belirgin pik
yaptığı enerji seviyesi 2.62 MeV dir.
Spektrometrelerin algılayıcıları Tı208 orjinli
gamma ışınlarını algılamak için 2.42-2.82 MeV
enerji aralığındadır.

30.  Gamma Işını Spektrometresi farklı tipteki
kaynaklardan gelen radyasyonu ayırmak ve
her bir tipteki radyasyonu ayrı ayrı ölçmek için
kullanılır.
 Spektrometrik saha araştırmaları ile
karakteristik radyometrik özelliklere sahip olan
kayaç birimleri tasfir edilerek jeolojik
haritalama yapılır. Ayrıca Gamma Işını
Spektrometresi ya kendileri radyoaktif yada
radyoaktif minerallerle ilişkili olan mineral
depozitlerinin belirlenmesinde kullanılır.

31.  Çok büyük sahalarda toryum aramaları söz
konusu olduğunda havadan etüd kaçınılmazdır.
 Havadan belirlenen potansiyel alanlar ayrıyetten
yer gözlemleriyle daha detaylı etüd edilir.
 Havadan etüdde sintilometre (toplam sayım) ve
gamma ışını spektrometrelerinden yararlanılır.
 Gamma Işını Spektrometresi uçağa monte
edilerek havadan yapılan prospeksiyondan elde
edilen verilerle klasik izobar haritaları çizilir.

32.  Ayrıca yapılan düzeltmelerden sonra,
ölçümlerin hangi radyoaktif mineral
tenörlerine eşdeğer olduğunu belirlemek
olanaklıdır.
 Uçuşlarda en ideal yükseklik 150m dir. Bu
yüksekliklerde anomali değerleri optimum
düzeyde elde edilerek verilere işlenir.
 Bu yöntem Türkiye de de kullanılmıştır ve
radyoaktif maden aramalarının büyük bir
bölümü bu yöntemle bulunmuştur.

33.  Türkiye’de radyoaktif maden aramaları için
havadan prospeksiyon için yıl ve uçuş alanı :

34.  Havada kuıllanılacak bir gama ışını
spektrometresinin yüklenmesi :

35. Doğ al Potansiyel (SP) Yöntem
 Bu yöntem, yapay akımlar kullanılmadan yerin
doğal potansiyelinden yararlanarak, herhangi
iki nokta arasındaki gerilim farkının ölçülmesi
esasına dayanmaktadır.

36.  Yere elektrik enerjisi vermeden kullanılan tek
yöntemdir.
 SP yer içerisindeki doğal elektrik akımlarının
doğal alanını ölçer.

37.  Doğal Potansiyel yönteminin uygulama
alanlarını şu şekilde sıralayabiliriz ;
o Metalik maden yataklarının aranmasında
o Fay ve kırık hatlarının belirlenmesinde
o Yer altı boşluklarının saptanmasında
o Baraj rezervuarındaki sızıntılarının tespit
edilmesinde
o Jeotermal kaynakların araştırılmasında
o Depremlerin önceden belirlenmesi çalışmalarında

38.  Kolaylıkları :
 Ölçü almak oldukça kolay ve hızlıdır.
 Ekonomik bir yöntemdir.
 Zorlukları :
 Yer ile intrüzif temas gerektirmektedir.
 Polarize olmayan elektrotların kullanılması.
 Doğal yer akımlarına ve kültürel yapılara duyarlı
olması.

39.  Doğal Potansiyele neden olan olaylar şunlardır;
1) Elektrokinetik Gerilim (Akma Gerilimi) :
ρ özdirencine ve η viskozitesine sahip bir çözelti
kapiler veya geçirimli bir ortamdan basınç zoruyla
geçirilirse bu ortam üzerindeki gerilim ‘’akma
gerilimidir”.
2) Difüzyon (Sıvı Dokanağı) Gerilimi :
Farklı konsantrasyonlardaki çözeltilerde yer alan
anyon (-) ve katyonların (+) hareketlerinden dolayı
meydana gelen gerilimdir.

40. 3) Nernst Gerilimi : Farklı konsantrasyonlu çözeltiler
arasında meydana gelen gerilimdir. Örneğin petrol ve su
arayüzeylerinde, nehirlerle denizlerin karıştığı dokanalarda
ölçülen gerilim bu tür bir gerilimdir.
4) Elektrokimyasal Gerilim (Mineralizasyon Gerilimi) :
Sülfürlü metalik cevherleşme sahalarında ölçülen doğal
gerilimdir. İletken cevher kapanlarında tuz miktarına, sıcaklığa
ve ıslaklık koşullarına bağlı olarak oluşur. Genelde maden arama
jeofiziğinde ölçülmesi istenen bir doğal potansiyel gerilimdir.
Örnek; pirit, kalkopirit, galenit, sfelorit ve grafit gibi.Genelde
birkaç yüz milivolta varan SP anomalileri ölçülür.

41.  SP Geriliminin Oluşumuna Neden Olan Diğer
Etkenler :
Mineralizasyon gerilimlerinin dışında olan ve
kaynağı bazı doğal ve yapay yer altı olaylarına
dayanan SP gerilimleri vardır Bunlar vardır. Bunlar;
●
Tellürik akımlar
●
Yapay akım kaçakları ve güç hatları
●
Yer altındaki boru hatları
●
Topoğrafya

42.  Bir SP ölçümü çalışmasında kullanılan aletler şunlardır;
1-Bir adet multimetre (voltmetre)
2-En az iki adet polarize olmayan fincan elektrod
3-Yeterli uzunlukta dışı yalıtkan kablo
4-Keser

43.  SP’de Ölçü Teknikleri :
1) Kaydırma Ölçü Tekniği (Gradyent Dizilim) :

44. 2) Baza İndirgeme Ölçü Tekniği (Toplam Alan
Dizilim Açma) :
3) Diğer Ölçü Teknikleri

45.  Doğal Potansiyelde Sonuçları Değerlendirme
Ve Yorum :
Diğer yöntemlerde olduğu gibi SP yönteminde de
elde edilen anomaliler şekli basit cisimlere yaklaşım
yapılarak değerlendirilir ve yorumlanır :
1) Küre veya Elektriksel Dipol
2) Uzun Çubuk Şeklinde Cevher

46. SP Anomalileri
 SP çalışmalarından elde edilecek anomaliler (negatif
merkezler) genellikle bazı maden yataklarının yerini
göstermekle cevherin bulunmasında iyi bir fikir
verir. Ayrıca bu anomaliler cevherin şekli hakkında
iyi bilgiler sağlar.

47.  Toryumun SP ile Aranmama Sebepleri ;
I. Elektrokinetik gerilim (Akma gerilimi) ve difüzyon
(sıvı dokanağı) gerilimi oluşturmaması; toryumun
sıvı olmaması ve anyon katyon gibi iyon
değişimleri göstermemesi.
II. Nernst Gerilimi oluşturmaması;toryumun
konsantrasyon yapmaması.
III. Elektro kimyasal gerilim yaratmaması; yani SP
yöntemi aslında sülfürlü minerallerin aranmasında
kullanılır.

48. Kaynaklar :
1. http://www.ahmetercan.net/index.php?mod=HaberDetay
&ID=1212&haber=1
2. http://www.taek.gov.tr/bilgi/yakit/toryum/toryum_bilgi.html
3. http://www.jmo.org.tr/resimler/ekler/952ce98517ac529_ek.pdf
?dergi=JEOLOJİ%20MÜHENDİSLİĞİ%20DERGİSİ
4. http://jeofizik.ankara.edu.tr/download
/notlar/JFM462/maden_arama_jeofizi%C4%9Fi_1.pdf
5. http://yunus.hacettepe.edu.tr/~kdirik/Yeralti_jeolojisi.pdf
6. http://gsc.nrcan.gc.ca/mindep/method/geophysics/index_e.php
7. http://www.ugurevirgen.com/onurdongel/JEM207_Ders08.pdf
8. http://www.jeofizikkulubu.com/sp.html
9. 1.Ulusal Nükleer Yakıt Teknolojisi Sempozyumu, 3-5 Eylül 1997,
ÇNAEM, İstanbul; sempozyum metni.