Mikro Gravite tekniği jeofizik mühendisliğine bağlı bir içeriğe sahiptir. Dünyanın gravitasyonel çekiminin zamana bağlı bir ölçümüdür, boşluk ve oyukların varlığını yorumlardan elde eder. Gravite anomalileri boşluk ve oyukların üst üste gelmesi üzerine daha büyük değişimler gösterir ve yükseklik, enlem ve rejyonel jeolojik farklılıkların konvansiyonel Gravite ölçümleri ile direkt olarak ölçülmesini engeller.  Mikrogravite ölçümü büyük ölçüde son on yılda gelişim göstermiş ve modern yüksek çözünürlüklü donanımların etkisi, özenli alan yorum teknikleri, karmaşık indirgeme ve analizler sayesinde bu anomalilerde saptanabilir ve değerlendirilir hale gelmiştir. Büyük mağara ve boşluklar sadece izole edilmiş anomalilerde açığa çıkar ama bunlar şekil ve derinlik hakkında bilgi sağlarlar. Kayıp verileri ileri düzeltme yöntemi ve boşlukla ilişkilendirilip hesaplayarak düzeltmeleri doğrulamak mümkündür.  Bu metot doğal ve yapay boşlukları önemli ölçüde ayırt etmede sıklıkla kullanılmaya başlamıştır.

Dünyanın yerçekimi ivmesi genel olarak 9. 78 (ms-2) ile 9.83 (ms-2) arasında değişmektedir.  Bu değerler çok küçük Gravite anomalilerini değerlendirmek için oldukça büyük olduğu için daha hassas olan gal(Galileo’dan gelir) olarak adlandırılan ve 1 ms-1 in  100’de 1i olan birim kullanılır. 

100 gal = 1 ms-1

Dünya üzerinde yapılan pek çok ölçümün ardından gal biriminin de boşluklar ve oyuklar için büyük  olduğu gözlenmiş ve mikrogal olarak adlandırılan ve galin 1,000,000’da 1’i olan birim kullanılmaya başlanmıştır.

1 gal = 1000000 Mikrogal

Dünyanın Gravite değeri genelde 980.000.000 mikrogal olmakla beraber boşluklarda bu değer 5-200 microgallik önemli değişimler gösterir.

İncelenen alandaki karstik özellikli ve maden içeren yapıların varlığı mevcut ve sonraki değerlendiriciler için sıklıkla kısıtlamalar ve sorunlar oluşturur. Boşluklar gelişen ve yeniden yapılanan bölgelerde bir risk teşkil eder ve bunların hareketi/göçü ile özel veya kamu mülklerinde ciddi hasarlara neden olabilir. Sorumlu mühendislik pratiği, pozitif tanımlama ve önceki bazı boşlukların yerlerinin belirlenerek son mühendislik tasarımı ve yapılaşmaya uygulanmasını gerektirir. Bazı durumlarda, mevcut planlar ve haritalar üzerinde belirlenen özelliklerin işaretlenmesi gereklidir. Özellikle daha önceden yapılaşmamış sahalarda, ana bölgenin yeraltı yapılarını incelemek önemlidir. İlgili bölgenin yeraltı özellikleri, doğal ve yapay boşlukları kendine özgü işaretiyle işaretlenir. En çok karşılaşılan doğal hedefler kireçtaşlarındaki sığ çukur, derin çukur ve büyük mağara sistemleri gibi erime boşluklarıdır. Fakat maden çalışmaları, maden kuyuları ve tünelleri gibi yapay boşluklar çok daha fazla rastlanılırdır.(Owen, 1983)

Gelişen veya yeniden yapılanan bölgelerde, bölgenin incelenmesinde kullanılan en yaygın yöntem ilk olarak yer tayini yapmak, ikincil olarak da mağaraların uzanım doğrultularını sondaj ile bulmaktı. Ancak Jeofizik gibi dolaylı teknikler çok daha ucuz bir şekilde mal edildiği için bu yöntem tercih edilir oldu.

Bir oyuk çevresindeki malzemeden daha az yoğunluğa sahip bir kütleden oluşur. Bir oyuğun içi hava ile(boşluk gibi), su ile, alüvyonla, çökel malzeme ile ya da bunların karışımı ile dolu olabilir. Örneğin rezistivite gibi jeofizik yöntemle belirlenmiş bir oyuk eğer yeterince büyükse, bir karşılaştırmada çevresindeki tabakaların varlığı durumunda fiziksel verileri faklılık gösterebilir.

Mikrogravite yöntemi güçlü bir boşluk bulma yöntemidir.  Bu yöntemde amaç yeraltındaki çekimleri ölçerek, yerçekimindeki değişimlerden bir anomali elde etmektir, çünkü bir oyuk dünyanınkinden daha küçük bir değer verir.  Bu değere “Negatif Gravite Anomalisi” denir.

Prensipte bu metot basit gibi görünse de yeraltının incelenmesi hassas donanımlar, katı veri prensipleri ve kalitelerinin kontrolü, veri indirgemesinde karmaşık dijital veri analizleri sayesinde değerlendirilip yorumlanabilir.  Yakın ve çoklu çapraz geçişler sonuçlara kesinlik kazandırır ve yapılan ölçümlerde oyuğun jeolojik yada topografik etkilerinin görülmesini sağlar. Konvansiyonel alanlardaki araştırmalarda eksik kalan alanların geçmiş çalışmalardan edinilmiş tecrübe ile tamamlanması gerekebilir.

Bir kayacın Mikrogravite ile belirlenebilmesi için o kayacın çevre kayaçla arasında yoğunluk farkının bulunması gerekir. Eğer yoğunluk farkı bulunmuyor ise Mikrogravite ile sonuç alınamayacağından farklı yöntemler tercih edilmelidir. Ne var ki boşluklar genelde çevrelerine göre belirli oranlarda faklılıklar gösterirler.

Hava boşlukları içerilerinde malzeme bulundurmadıklarından büyük anomali gösterirler. Su dolu boşluklar havaya göre %60, moloz ya da çamur dolu boşluklarsa havaya göre ancak %40 oranında anomali oluştururlar. Tipik yoğunluk fakları hava boşluları için dr= -2,5 gcm-3 , su dolu oyuklarda dr=-1,5 gcm-3 , Çamur/moloz dolu oyuklarda dr= -1,0 gcm-3  tür.

Bunlar büyük yoğunluk farkları olmasına karşın hedef küçük farklardır.

Her ne kadar basitleştirilmiş resim bize oradaki doğal ve yapay anomalileri veriyormuş gibiyse de aslında öyle değildir. Çünkü çevre kayaçlardaki doğal boşluklar ve istenmeyen boşluklar verileri etkiler. 2-3 çap dışarıda araştırma çukurları açmak oyukların anlaşılmasında yardımcı olur. (Daniels 1988).Benzer bir etki karstlaşma, kırılmalar, büyük mağaralar, çöküntüler, faylar ve geçişler gibi yapılarla meydana gelir.

 Oyuk Doğal ya da yapay olsun bir giriş ve çıkış yoluna sahip olmalıdır, aksi takdirde içerisinde barındırdığı malzeme dışarıya çıkamaz. Sonuç olarak, oyuğun etkisi yalnızca yoğunluğuna bağlı değildir, oyuğun ana maddesini bünyesinde barındıran  çevre kayaçlar da sonuca etki eder. İkincil olarak da HALO etkisi olarak adlandırılan ve hedeflenen boyutu küçülterek oyukların dolaylı olarak algılanmasını sağlar. (Chamon and Dobereiner 1988, Bishop et al 1994, Patterson et al 1995)

Boşluk Araştırmalarında örnek Mikrogravite kullanımları:

-Literatürde Mikrogravite tekniği yer altı boşluklarının tespitinde kullanılmıştır. Neumann Mikrogravite araştırmasını gömülü su tankı rezervuarlarında uyguladı. Ayrıca planları kaybolmuş olan taşocağı madenlerinin varlığının araştırılmasında başarı ile uygulanmıştır. Fojklawich (1976) Düşey gradient Gravite ölçümlerini polonyanın altında uzanan tünelleri ve kaya mağaralarının araştırmada kullandı. Buttler (1984) Sığ alt yüzey tünellerin ve mağaraların tespiti ve betimlenmesinde Mikrogravite ve gradiyent tekniklerini kullanmıştır.  Sığ(10 mt altında) hava dolu boşluklarda 30 mt’ye kadar da su dolu boşluklarda uygulanmıştır. ( Florida , Manatee Springs) Profilden yatay aralıklı gradiyent değerleri elde edilmiştir.

Düşey gradiyent ise Hillbert Dönüşüm tekniği ile Yatay gradientten elde edilmektedir.

Chamon ve Dobereiner graviteyi, rezsitiviteyi, manyetik ve VLF(very low frequency)’yi kumtaşı mağara sistemlerinde  , Amazon çökel havzasında haritalandırmıştır.

Görüldüğü üzere kumtaşı içindeki küçük mağaralar 2-5m çapında 50 mt’ye kadar Gravite ile tespit edilebilmektedir.

Önemli olarak bilinmelidir ki küçük Gravite çekimine sahip oluşumlar Gravite ölçümlerinin hassaslığından kaçabilmektedir. Boşluk yapısı, topografik araştırmalardan ve teorik Gravite profillerinin mağara hacmi ölçümlerinden hesaplanan veriler yardımı ile araştırılmaktadır.  Elde edilmiş Mikrogravite anomalileri teoride tahmin edilen kadar geniş çıkmaktadır. Gravite ikincil etkilerle çevrelenmiş boşluğun ispatında kullanılır. 

Al Rafaiy (1990) Kuveytin 27 kilometre kuzeyindeki Eosen yaşlı Damman kireçtaşının bulunduğu Al-Dahr bölgesinde mağaraların varlığının tespitinde uygulanmıştır.  -20 ve -80 mikrogal arasında negatif anomali veren ölçümler yapılmıştır.  Kuveytin altında zayıf çimentolanmış zayıf kum ve çakılın içinde bulunan yüzey çukurlarının tespitinde de aynı anomaliler elde edilmiştir.

Ghatge (1993) küçük Mikrogravite izlerini sığ, terk edilmiş maden yataklarını bulmakta kullanmıştır. Bu sayede Gravite ölçümlerinin maden araştırmalarında kullanımı hakkında katkıda bulumuştur.

Patterson ve diğerleri (1995) Yorkshire'daki alçılı Permo-Trias tabakaların çökelme ayrımlarının tanımlanmasında mikro Gravite yöntemini kullanmışlardır. 12 metreye kadar alınacak olan 4 Mikrogal değeri, 4 metreye kadar küçük olan boşluklarda kesin sonuçlar vererek arşivlenebilmektedir.Yine de tecrübelere dayanılarak 7.5 Mikrogal değeri seçilmesi gürültüden arınmış güvenli bir veri elde etmeyi sağlar.

Mikrogravite uygulamaları

-Akifer görüntüleme

-Arkeolojik araştırmalar

-Mağara ve çukur araştırmaları

-Kömür madeni araştırmaları

-Çevre çalışmalarında

-Evaporit çözünmeleri araştırmalarında

-Jeolojik modellemede

-Taş ocaklarında

-Arazi doldurma çalışmalarında 

Akifer görüntüleme

Mikrogravite rezervi tükenmiş su yataklarında ve kızgın kuru kaya hanine dönüşmüş jeotermal sahaların saptanmasında başarıyla kullanılır. Böylece rezervuara akışkan pompalanarak jeotermal saha yeniden kullanılabilir hale gelir.  Mikrogravite’nin başlıca kullanım amacı Akiflerdeki su miktarının günden güne değişimini saptamak ve hidrojeolojik modelin belirlenmesidir.

Arkeolojik çalışmalar

Mikrogravite arkeologların aletlerini korkusuzca kullanabilmeleri konusunda yardım eder. Diğer uygulamalardaki gibi metot boş hacim üzerinde odaklanır. Bundan dolayı mikrogravite yer altındaki insan yapısı koridor ve odaların tepit edilmesinde çok elverişlidir. Yöntemin oldukça güvenilir olması arkeologların tarihi yapıya zarar verme korkusu taşımadan cesurca çalışmalarına yardımcı olur. 

Mağara ve sığ çukur araştırmaları

Mikrogravite yer altında 50 m den sığ mağara ve çukurların bulunmasında kullanılan en gözde yöntemdir.

Mikrogravite karstik yapının şeklini belirlemede kullanılan tek yüzeysel jeofizik metodudur. Yüzeye yakın çukurlar üzerlerine yük binince çökebilirler ve üzerlerine yapılacak mühendislik yapıya zara verebilirler. Uygun şartlar altında mikrogravite doğal çukurların bulunmasında ve modellenmesinde mükemmel sonuç verir.

Kömür madeni araştırmaları

Doğal çukurların bulunup lokasyonlarının saptanmasında ve yapay yer altı yapılarının yerlerinin tespit edilmesinde bazı prensipler söz konusudur. Mikrogravite 1980 li yıllardan itibaren avantajları nedeniyle hızlı bir gelişim sürecine girdimişdir ve şimdilerde yeraltındaki boşluklu yapının bulunmasında kullanılan en gözde yöntem haline geldimişdir.

Eğer doğru yönlendirilirse mikrogravite 100 m ve fazlası derinliklerde de kullanılabilir.

Mikrogravite kömür madeninin tespit edilmesi ve yeraltındaki yayılımının saptanmasında çok başarılıdır. Mikrogravite diğer jeofizik yöntemler gibi kültürel mirasın korunmasında önemli rol oynar.

Çevre çalışmalarında

1970 lerin başlarında mikrogravite gömülü olan beton su tanklarının ve rezervlerinin bulunmasında kullanılmıştır ama şimdilerde daha çok 2. Dünya Savaşından kalan sığınakların bulunmasında kullanılmaya başlanılmıştır.  Kahverengi Alanlarda azalan istek nedeniyle mikrogravite popülaritesini yitirmiştir.

Evaporit çözünmelerini denetlemede

Hem doğal hem de yapay evaporit çözünmeleri İngiltere de ani bir gerileme dönemine girmiştir. Jipsiyum fiyatlarındaki ani yükselme insanları bu doğrultuda yönlendirmiştir. Mikrogravite araştırma ve sondaj çalışmalarında mükemmel sonuç vermiştir. Böylece breş sütunları ve yüzeyde çatlaklı mağaralar arasındaki sıralama yenilenmiştir.

Jeolojik modellemede 

Ana kaya tipik olarak çevre kayaçtan daha yoğundur. Eğer yoğunluk ayırt edici özellikse ki öyle bu durumda mikrogravite kullanılabilir. Yöntem 50 m den sığ kayaçlar için daha elverişlidir. Ayrıca yüzeye yakın faylanmaların tespit edilmesinde kullanılır. Ana kaya içindeki oyukların bulunmasın da önemli rol oynar. Örneğin bu tabaka üzerine temel oturtulacaksa bu oyuklar mühendislik açıdan önemlidir.  .

Taş ocaklarında

Mikrogravite kapalı taş ocaklarında özellikle Güney Afrika,  Numbia ve Avusturalya da başarıyla kullanılmıştır. Uygulamalar yapısal haritalama, eski maden alanlarının denetlenmesi ve derin çukurlardan  kaynaklanan su taşması olaylarının resmedilmesidir. Son iki örnek ciddi güvenlik sorunları ve madenin ekonomik açıdan sürekliliği açısından önemlidir. Mikrogravite maden aktivitesinin devamlılığını ve güvenliğini sağlar.

Arazi doldurma çalışmalarında

Mikrogravite eskiden uygulanmış olan arazi dolgu çalışmalarının yerini ve yayılımını tespit etmede kullanılır. Yöntemin başarısı dökülen malzeme ve ana kaya arasındaki yoğunluk farkına bağlıdır. Profillerin sayısı ne kadar çok olursa yöntem de o kadar kesin sonuçlar sunabilir.