Marmara Bölgesi'nde soğurulma yapısının incelenmesi

Investigation of attenuation structure in the Marmara region

Tez No: 100734
Yazar: AYŞE KAŞLILAR ÖZCAN
Danışmanlar: DOÇ.DR. AYSUN BOZTEPE GÜNEY
Tez Türü: Doktora
Konular: Jeofizik Mühendisliği, Geophysics Engineering
Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
Yıl: 1999
Dil: Türkçe
Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
Sayfa Sayısı: 155

Özet

MARMARA BÖLGESİ' NDE SOĞURULMA YAPISININ İNCELENMESİ ÖZET Bu çalışmanın amacı, aktif tektonik ve yüksek sismisiteye sahip Marmara Bölgesi'nde, kabuktaki sismik riskin ve litosfer Teolojisinin anlaşılmasına katkıda bulunabilecek soğurulma yapısının incelenmesidir. Bir bölgeye ait sismik risk, deprem kaynağına, ortamın elastik ve anelastik özelliklerine yönelik çalışmalarla belirlenebilir. Sismik dalganın yayıldığı ortamın elastik özellikleri; P-, S- dalga hızları gibi elastik sabitler ile tanımlanırken, ortamın anelastik özellikleri soğurulma parametresi ile tanımlanır. Soğurulma, dalganın yayıldığı ortamın litolojisine, basınç, sıcaklık, frekans, akışkan ve gaza doygunluk gibi fiziksel özelliklerine, sismik dalga hızından daha duyarlı olan petrofiziksel bir parametredir. Soğurulmanın etkisi kayıt edilen sismik dalga genliklerinde izlenir. Sismik dalga genliğinin uzaklıkla azalmasına neden olan faktörler ise sadece saçılma ve anelastisiteden kaynaklanan soğurulma olmayıp, geometrik yayınım ve tabaka ara yüzeylerinden gelen yansımaları da içerir. Saçılma olayı, ortamda ilerleyen sismik dalganın kırınması ve oluşan yeni dalgacıkların girişiminin sonucudur. Dalgacıkların girişimi, dalga enerjisini güçlendirici veya yok edici yönde gelişebilir. Anelastik soğurulma ise elastik dalga enerjisinin ısıya dönüşmesinin sonucudur. Soğurulma parametresinin sayısal büyüklüğünün önem kazandığı çalışmalarda, sismik dalga genliğinin azalmasına neden olan diğer etkilerin giderilmesi gerekir. Saçılma ve anelastisite ile ilişkili soğurulmanın frekans bağımlı bir özellik göstermesi, geometrik yayınımın ise bütün frekanslarda aynı özelliği göstermesi nedeni ile geometrik yayınımın etkisinin giderilmesi mümkün olmaktadır. Ancak diğer etkilerin giderilmesi oldukça zordur. Bu nedenle uygulamada çoğu kez kestirilen soğurulma değerleri diğer etkileride içerdiğinden görünür soğurulma olarak adlandırılır. Literatürde yaygın olarak soğurulmayı tanımlamak için kullanılan tanımlar: soğurulma katsayısı, a; logaritmik azalım, 5; kalite faktörü, Q dur. Bu çalışmada ise sismik dalganın bir dalga boyu ilerlemesi sırasında enerjisindeki azalımın ölçüsü olarak tanımlanan boyutsuz bir büyüklük olan kalite faktörü Q kullanılmıştır. Tez kapsamında Marmara Bölgesi'ne ait saçılma ve anelastik kökenli soğurulma Q cinsinden sırası ile deprem ve çok kanallı sismik yansıma verileri kullanılarak incelenmiştir. Saçılma kökenli soğurulmanın sebebi yer içinde, rasgele ve tekdüze dağılmış kırık, fay, magma sokulumu, kama yapısı gibi heterojenitelerdir. Bu bölgelerden saçılan dalgaların girişimi sonucu oluşan ve birincil varışları takip eden salınımlar koda olarak adlandırılır. Bu çalışmada koda olarak adlandırılan dalgalar, S-dalga varışını takip eden salınımlardır. Koda dalgaları, rasgele bir olayın sonucu olduğundan, rasgele verilerin özelliklerini taşırlar. Bu nedenle rasgele ortam modellerini kullanan istatistiksel kavramlar ile incelenirler. Bu modeller; tekil saçılma, çoklu saçılma ve difüzyon olarak sınıflandırılır. Difüzyon modeli çok güçlü sağıcıları gerektirdiğinden yer ortamına uygulanamamaktadır. Çoklu saçılma modeli ise, episantır uzaklığı 100 km' nin üzerinde olan depremlerde önem kazanmaktadır. Tekil saçılma modeli, zayıf, ayrık saçıcılı ortamları temsil eder. XVIBu modele göre, kaynaktan yayılan dalga alanı, tek bir saçıcıya uğradıktan sonra ikinci bir dalga alanı üretmeden alıcıya varır. Koda dalgalarının oluşumu ile ilgili öne sürülen iki tekil saçılma modeli vardır: a) tekil geri saçılma modeli, b) tekil izotropik saçılma modeli. Tekil geri saçılma modelinde, saçılan dalga, birincil dalganın yayılma doğrultusu ile 180° lik açı yaparak geri döner. Tekil izotropik saçılma modelinde ise saçıcıya çarpan dalga enerjisi her yönde ve eşit miktarda saçılır. Tekil geri saçılma ve izotropik saçılma modellerinde yapılan ortak varsayımlar: a) koda dalgalarını oluşturan sağıcıların yer içinde rasgele fakat tek düze dağıldığı, b) dalga yayılımının küresel olduğu, c) birincil ve saçılan dalgaların aynı türde olup aynı hıza sahip olduğudur. Tekil geri saçılma modeli ve tekil izotropik saçılma modellerinin varsayımlarındaki fark, birinci modelde kaynak ve alıcıyı aynı noktada kabul edilirken, ikinci modelde kaynak-alıcı uzaklığı dikkate alınmaktadır. Tekil geri saçılma modelinin kullanımı, koda dalgası başlangıç zamanı için S-dalgası varış zamanının iki katı olan zaman değerinin seçilmesini gerektirir. Ancak sismik olarak gürültülü ortamlarda, küçük depremlere ait koda dalgası genlikleri, çoğu kez S- dalgası geliş zamanının iki katından sonra, ortamın gürültü seviyesinin altına düşer. Bazen veri, kayıt sorunları nedeniyle de kesilip atılabilir. Bu durumda, tekil geri saçılma modelinde koda başlangıcı olarak seçilen S-dalga varışının iki katı zaman değeri ve sonrasında koda genliklerini seçmek mümkün olmaz. Bu nedenle tekil geri saçılma modelinin uygulamaları veri kalitesinin yüksek olmasını gerektirir. Bu çalışmada kullanılan tekil izotropik saçılma modelinde ise S-dalgası varışını takip eden salınımlar koda başlangıcı olarak alınabilir. Tez kapsamında Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KRDAE) tarafından, Marmara Denizi çevresine yerleştirilmiş telemetrik istasyonlarla kayıt edilen depremlerin, 1994 yılına ait olan sayısal verileri kullanılarak, Marmara Bölgesi'ndeki saçılma kökenli soğurulma incelenmiştir.Marmara Bölgesi için, farklı kesme zamanlarında, frekansın fonksiyonu olarak hesaplanan ortalama Qc değerleri, 40 s kesme zamanı için, Qc=26±1,09f1 18±004 ve 70 s kesme zamanı için, Qc=54±1.09f1 11±004 olarak bulunmuştur. Kesme zamanı yer içinde bilgi alınan hacim ile ilişkilidir. Marmara Bölgesi'nde düşük kesme zamanlarında, düşük Qc değerlerinin elde edilmiş olması, sığ kabuğun derin kısımlara oranla daha saçıcı olduğunu göstermektedir. Bu sonuç, bölgede, üst kabukta yaygın olarak gözlenen Kuzey Anadolu Fay Zonu ve ona bağlı fay sistemleri ile ilişkilendirilmektedir. Bölgesel karşılaştırma amaçlı olarak Kuzey Anadolu Fay Zonu'nun doğu ucunda yer alan Erzincan ve çevresinde, 13 Mart 1992 Erzincan depremi (Ms=6.8) art sarsıntıları kullanılarak elde edilen ortalama koda Q değerleri ve Batı Anadolu Bölgesi' nde, farklı araştırmacılar tarafından yapılan koda Q çalışmaları kıyaslandığında, 1994 yılına ait deprem verilerinden Marmara Bölgesi' nde elde edilen ortalama koda Q değerlerinin düşük ve koda Q' nun frekans bağımlılığının yüksek olduğu gözlenmektedir. Dünyanın farklı bölgelerinde yapılan koda Q çalışmalarında, depremlerden önce ve sonra koda Q değerlerinin düştüğü izlenmiştir. Yine, koda Q çalışması yapılan bölgenin alanı daraltıldıkça, olası bir depremin episantırına yaklaşım yapılabileceği, bazı araştırmacılar tarafından belirtilmiştir. Bu gözlemler dikkate alındığında, Marmara Bölgesi'nde elde edilen düşük Q değerlerinin deprem riskinin kestirilmesinde kullanılabilecek bir parametre olup olmadığı dikkatle araştırılmalıdır. Bu çalışmada Marmara Bölgesi' nde incelenen saçılma kökenli soğurulmaya ek olarak anelastik kökenli soğurulmada incelenmiştir. Anelastik ortamlarda, sismik dalganın ilerlemesi sırasında, dalgayı oluşturan farklı frekans bileşenlerine sahip dalgacıklar, farklı faz ve grup hızlarıyla hareket ederler. Hızın, frekansa bağlı bu değişimi dispersiyon olarak tanımlanır. Anelastik ortamlarda, dalga yayılımını, doğrusal dalga denklemi ile tanımlamak için, dispersiyon özelliğinin dikkate alınması XVIIgerekir. Nedensellik şartının korunabilmesi için gerekli olan soğurulma-dispersiyon ilişkileri, frekans ortamında“Kramers-Krönig”integral dönüşümlerinin uygulanmasıyla elde edilir. Frekans ortamında tanımlanan, dalgacığa ait genlik ve faz bilgilerinin, birbirlerinin Hubert dönüşümü olması, nedensellik şartının sağlanması için gereklidir. Bu özellikteki dalgacıklar, minimum fazlı olarak tanımlanır. Soğurulma-dispersiyon ilişkilerinin sabit Q (soğurulma, frekansın birinci kuvveti) için çözümü yoktur. Soğurulma-dispersiyon ilişkilerinin çözüm verebilmesi için Q az da olsa frekans bağımlı kabul edilmek zorundadır. Soğurulma, basınç, sıcaklık, frekans, akışkana doygunluk gibi birçok fiziksel parametreye bağlı olduğundan, tek bir fiziksel mekanizma ile açıklanması mümkün değildir. Anelastik kökenli soğurulmayı açıklamak için kullanılan en basit model doğrusal elastisite ve viskosite mekanizmalarını birlikte içerir. Mekanik modellerden yola çıkarak, anelastisiteyi tanımlamak için ileri sürülen modellerin başlıcaları“Maxwell”,“Kelvin-Voight”ve“Standart Lineer Katı”modelleridir. Bunlar içerisinde“Standart Lineer Katı”modeli, yerin kabuk ve mantosunda yer alan kayaçların davranışını açıklayabilen en uygun modeldir.“Standart Lineer Katı”modeli ile kayaçların hem lineer elastisite hem de krip ve relaksasyon özellikleri tanımlanabilmektedir. Anelastik kökenli soğurulmanın oluşum mekanizmasını açıklayabilmek için birçok laboratuvar çalışmaları yapılmaktadır. Farklı fiziksel koşullar altında yapılan çalışmalar sonucunda, sürtünme, akışkan (sıvı ve gaz) akışı ve sıcaklık, soğurulmaya neden olabilecek en belirgin mekanizmalar olarak belirlenmiştir. Ancak bunlardan hiçbiri tek başına soğurulmayı açıklayabilecek yeterlilikte değildir ve araştırmalar halen sürmektedir. Yapılan birçok araştırma sonucunda, sismolojinin ilgilendiği frekans aralığında soğurulmanın frekansla doğrusal veya yaklaşık doğrusal değiştiği izlenmiştir. Soğurulma-dispersiyon ilişkileri için tanımlanan integral ilişkilerinden ve mekanik modellerden yola çıkarak yaklaşık sabit Q ve sabit Q modelleri geliştirilmiştir. Yaklaşık sabit Q modelinde, Q veya Q ile ilişkili en az bir parametre, sadece belli frekans aralıklarında sabit tanımlanabilmiştir. Sabit Q modelinde ise Q tüm frekanslarda sabit olarak tanımlanmış olmakla birlikte, faz hızı az da olsa frekans bağımlı olmak zorunda kalmıştır. Yaklaşık sabit Q modellerinin, sabit Q modeline göre avantajları olmadığı gibi karmaşık matematiksel işlemleri gerektirmektedir. Sabit Q modelinde ise, belli bir referans frekansında tanımlı faz hızı ve Q olmak üzere iki değişken parametre tanımlanmıştır. Bu nedenle sabit Q modeli bu çalışmada olduğu gibi yaygın olarak diğer araştırmacılar tarafından da kullanılmıştır. Literatürde, Q hesabında kullanılan çok çeşitli yöntemler vardır. Bunlar arasında spektral oranlama, yükselim zamanı ve dalgacık modelleme yöntemleri en sık kullanılan yöntemlerdir. Farklı araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalar sonucunda, dalga modelleme yönteminin, diğer yöntemlere göre daha yüksek gürültü seviyelerinde çalışabildiği saptandığından, bu çalışmada dalga modelleme yöntemi kullanılarak Q kestirimi yapılmıştır. Sismik veriler üzerinden kestirilen Q değerleri efektif Q olarak adlandırılır. Efektif Q, sismik dalganın ilerlediği yol boyunca, geçtiği tabakaların her birini temsil eden Q değerlerinin (ara Q) ortalamasıdır. Bir başka deyişle herhangi bir tabaka için hesaplanan efektif Q değeri, kendinden önceki tabakaların Q değerini de içerir. Marmara Denizi'nde 1997 yılında İTÜ-MTA-Cambridge University grubu tarafından toplanan çok kanallı sismik yansıma verilerinden, Çınarcık Havzası'nda yer alan KB- GD ve K-G uzanımlı bibirini kesen iki hat boyunca (sırası ile hat-32 ve hat-33), sedimanter çökeller içerisinde efektif Q parametresinin yanal ve düşey yönde değişintisi izlenmeye çalışılmıştır Hat-33' e ait kesitin CDP-1800 ve CDP-1880 arasında, hat-32' de CDP-7020 noktası ile kesişmektedir. Düşey doğrultuda, hat-32 XVIIIve hat-33'e ait sismik kesitlerin genelinde yaklaşık 1.75 s gidiş-geliş zamanının üzerinde izlenen düşük efektif Q değerleri (10100), Miyosen(?)-Pliyosen yaşlı kumtaşı ve çamurtaşı çökeileri ile ilişkilendirilmektedir. Derinlere doğru inildikçe efektif Q değerlerinde meydana gelen artış, litolojideki farklılaşma ve derinde yer alan kayaçlar içindeki çatlak ve gözeneklerin, üzerlerindeki örtü tabakasının oluşturduğu basınç nedeniyle kapanmasından kaynaklanmaktadır. Yanal yönde efektif Q değerlerinin değişimi incelendiğinde, hat-33' de ODN-1800 ve ODN-1880 arasında ve ODN-2360 civarında ve hat-32' de ODN-7020 civarında düşey çizgiselliklerde izlenen düşük efektif Q değerleri, yine bu noktalar civarında izlenen ancak batimetriye yansımayan tali doğrultu atımlı faylar ile ilişkilendirilmiştir. Çınarcık Havzası'nın zaman ortamı göç işlemi uygulanmış 33 numaralı kesiti incelendiğinde, havza içerisinde iki yerde çizgisel olarak düşey doğrultuda uzanan küçük atımlı olarak ince tabakalarda yer değiştirmeler gözlenmektedir. Batimetriye yansımayan bu yer değiştirmelerin, havzanın genel tektonik rejimi içerisinde yer alan tali doğrultu atımlı faylarla ilişkili olduğu düşünülmektedir Dik eğimli faylar düşey sismik yansıma kesitlerinde kolaylıkla izlenemez. Bu tür faylar, düşey sismik yansıma kesitlerinde fay yüzeyindeki küçük ölçekli heterojenitelerin sebep olduğu kırınma hiperbolleri ya da bitişik bloklardaki küçük ofsetli yer değiştirmeler ile dolaylı olarak saptanabilir. Faylanma sonucu, fay zonunun her iki tarafında yer alan kayaçlar parçalanıp ufalanmakta ve bu bölgelerde gözenekli ve çatlaklı yapılar oluşmaktadır. Bu zonlardaki, metan gazı çıkışı ve gözenekler içerisinde sıvı akışı nedeni ile kestirilen Q değerlerinde düşme izlenmektedir. Kestirilen efektif Q değerlerinden gözlendiği gibi belirli bölgelerdeki fayların etrafındaki zon içerisindeki bu tür değişintiler sismik kesitlerde belirgin olarak izlenemez iken efektif Q değerleri bu değişintiler izlenebilmektedir. Efektif Q değerlerinin kayacın fiziksel özelliklerindeki değişimlere neden olan bu duyarlığı, inceleme alanında belirli zaman aralıkları ile toplanacak sismik verilerden kestirilen efektif Q değerlerindeki değişimlerden izlenebilir. Elde edilen bu bilgiler sismik riskin belirlenmesinde erken bilgi sisteminin bir parçası olarak kullanılabilir. XIX

Özet (Çeviri)

INVESTIGATION OF ATTENUATION STRUCTURE IN THE MARMARA REGION SUMMARY The purpose of this study is to estimate the attenuation structure of the crust in the Marmara region characterised by active tectonic and high level of seismicity. The estimates of attenuation structure are important to understand the seismic risk and rheology of the crust of a region. The seismic risk of a region can be estimated by the studies based on the earthquake source, elastic and anelastic properties of the medium. The elastic properties of the medium, travelled by the seismic wave are defined by the elastic constants such as P- and S- wave velocities. On the other hand, the anelastic properties of the medium are defined by the attenuation parameter. The attenuation is a petrophysical parameter, which is more sensitive to the lithology and physical properties of the medium such as pressure, temperature, frequency, saturation to fluid and gas, etc., than the seismic velocity. The effect of attenuation can be observed on the amplitudes of recorded seismic waves. The attenuation parameters resulted from the scattering and anelasticity are not only parameters effecting on the decrease of the amplitudes with distance. The effect of geometrical spreading and the reflections from interfaces are also important. The scattering attenuation is a result of interference of diffracted waves created by the waves propagating in a heterogeneous medium. The interference of the wavelets results in either destructive or constructive way. Anelastic attenuation is a result of converging of elastic wave energy to heat. For the studies in which the quantitative values of the attenuation parameters are important, the effects of the secondary parameters such as geometrical spreading and the reflections from interfaces should be eliminated. From these secondary parameters, the effect of geometrical spreading can easily be eliminated since it shows a frequency independent behaviour in contrast to the frequency dependent characteristics of scattering and anelastic attenuation parameters. Nevertheless, the elimination of effects of other parameters is very difficult. Therefore, the estimates of attenuation parameters in most cases are referred to as the apparent attenuation parameters since they also include the effects of secondary parameters. In literature, the widely used attenuation definitions are: attenuation coefficient, a; logarithmic decrement, 5 and quality factor, Q. For this study, the quality factor, Q, defined as the loss of seismic energy in one cycle, which is a dimensionless quantity, is used. In the thesis, the scattering and anelastic attenuation parameters in terms of Q are estimated for the Marmara region by using the earthquake and multi-channel seismic reflection data, respectively. The cause of scattering attenuation is the heterogeneity in the earth's crust such as fracture, fault, magma intrusion, and wedge shaped structure. The diffracted waves from the heterogeneities of the crust and the interference of the diffracted waves create the oscillations called coda waves that follow primary waves. In this study, the coda waves are the oscillations coming after the S-waves. Since the coda waves are the result of random process, they have the properties of random data. xxTherefore, they are investigated by the statistical concepts by using the models of random medium. These are grouped as single scattering, multiple scattering and diffusion models. The diffusion model requiring very strong scatterers can not be applied to the earth. Multiple scattering model becomes important for the earthquakes with epicentral distances much greater than 100 km. In single scattering model, the medium is assumed to have weak and separate scatters. According to this assumption, the waves propagating from the source do not produce secondary waves after scattered from one scatter. Two single scattering models are used to define coda wave excitation: a) single back scattering model, b) single isotropic scattering model. In single back scattering model, the scattered wave makes a 180° angle with the propagation direction of the primary wave. In single isotropic scattering model, the energy of the scattered wave propagates in all directions and with equal quantity. The common assumptions in these scattering models are: a) the scatterers exciting the coda waves are distributed randomly and uniformly, b) wave propagation is spherical, c) primary and scattered waves are the same type and have the same velocities. The difference between the single back scattering and single isotropic scattering models is that the first model assumes that source and receiver are at the same point and the second model assumes that the distance between source and receiver is taken into account. In the single back scattering model, the arrival time of the coda wave is twice the arrival time of the S- wave. However, it is not always possible to select the arrival time of coda waves as twice the arrival time of S-wave. For example, in seismically noisy environments, the coda wave amplitudes from small events are often below the background noise level after twice of the S-wave lapse time. In some cases, the digital recording may be truncated due to data storage restrictions. Therefore, the application of the single back scattering model requires very high quality data. On the other hand, for the single isotropic model used in this study, the oscillations following the S-wave arrivals are used as coda waves. In this thesis, the digital data recorded at the telemetric network by the Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute (KOERI) around the Marmara Sea were used to investigate the scattering attenuation in the Marmara region. The average Qc (coda Q) values for Marmara region calculated as a function of frequencies at different lapse times are estimated as Qc=26±1.09f119±004 and Qc=54±1.09f1.11±0 -04 for the lapse times 40 s and 70 s, respectively. The lapse time is related to the sampled volume by coda waves. The low Qc values obtained at early lapse times in the region indicate that the upper crust is more heterogeneous than the lower crust. The dominant features controlling the heterogeneity of upper crust for the Marmara region are the North Anatolian Fault and relevant fault systems. For the purpose of the regional comparison, the estimated Qc values for the Marmara region are evaluated together with the values for the eastern part of the North Anatolian Fault and Western Anatolia region. The average coda Q values estimated from the earthquake data (KOERI, 1994) for the Marmara region are low and the frequency dependencies are high compared to the estimated Qc values for the eastern part of the North Anatolian Fault obtained from the aftershocks of the 13 March 1992 Erzincan earthquake with Ms=6.8 and for the western Anatolia obtained from the studies of different researchers. The estimated coda Q values from the studies done at different parts of the World indicated that the coda Q values are low before and after the major earthquakes. In addition, some researchers explained that it is possible to make an approximation to the epicentre of major earthquake by zoning the area, estimating Qc values for each part of the area, and evaluating the results. In the light of these observations, it should be carefully investigated whether the low Q values obtained in the Marmara region can be used as the parameters for the estimates of the seismic risk or not. xxiIn addition to the scattering attenuation of the Marmara region, the anelastic attenuation has also been investigated. In anelastic medium, the seismic waves having different frequencies propagate with the different phase and group velocities. The variation of velocities as a function of frequency is called dispersion. The linear wave equation and dispersion property must be taken into account to investigate the wave propagation in anelastic medium. The attenuation-dispersion relations are necessary to provide the causality obtained from the application of“Kramers-Krönig”integral transformations in the frequency domain. To prevent causality, amplitude and phase spectrum of a wavelet defined in the frequency domain must be Hubert transform pairs. These kinds of wavelets have minimum phases. There is no solution of the attenuation-dispersion relations for constant Q (i.e. Attenuation is the first order power of frequency). To have a solution from these relations, slightly frequency dependency of Q should be assumed. Since the attenuation is dependent on many physical properties such as pressure, temperature, frequency and saturation, it is not possible to define it with one physical mechanism. The simplest model to define anelastic attenuation involves both linear elasticity and viscosity mechanisms together. The main mechanical models that are used to define anelasticity are;“Maxwell”,“Kelvin-Voight”and“Standard Linear Solid”. In these models,“Standard Linear Solid”model is appropriate to define the behaviour of the rocks making the Earth's crust and mantle. The linear elasticity, crip and relaxation properties of the rocks could be defined by“Standard Linear Solid”model. Many laboratory studies have been tested to define the mechanisms of anelastic attenuation in the different physical conditions such as friction, fluid flow and temperature. However, none of them is now adequate alone to describe the attenuation. Therefore, the problem is still under investigation. In many studies, it is observed that the frequency dependency of attenuation is linear or approximately linear for the frequency range used in seismology. Nearly constant Q and constant Q models are developed from integral transformations of attenuation-dispersion relations and from mechanical models. For nearly constant Q models, Q or at least one parameter related with Q is defined as a constant for only some range of frequencies. For the constant Q model, Q is defined as a constant for all frequencies but the phase velocity is slightly dependent on frequency. Nearly constant Q models requiring complex mathematics do not have any advantages compared to the constant Q models defined by simple mathematics. The constant Q model is specified by two parameters, phase velocity at an arbitrary reference frequency and Q. Therefore, the constant Q model is used in this study. In the literature, there are many methods to calculate the Q parameter. Among these methods, the spectral ratio, rise time and wavelet modelling are widely used methods. The results of different studies indicate that the wavelet modelling method gives better results since it works for the high noise levels. Therefore, we used the wavelet modelling method for Q estimation. The Q values estimated from seismic traces are called as effective Q. The effective Q is an average over the quality factors of the layers (interval Q) which have been travelled by the seismic wavelets. In other words, the calculated Q values for any layer include the Q values of the previous layers. The vertical and horizontal variations of the effective Q parameters in the sediments of the Çınarcık Basin in the eastern Marmara Sea were investigated for the NW-SE and N-S aligning seismic lines crossing each other (line-32 and line-33) by using the multi-channel seismic reflection data collected by ITU-MTA-Cambridge University XXIIgroup in 1997. CDPs between 1800 and 1880 of line-33 intersect with CDP-7020 of line-32. In the vertical direction, the low effective Q values (10100) below 1.75 s two-way-travel-time are related with the sandstone and mudstone deposits in Miocene (?) and Pliocene age. The increase of effective Q values in the deeper parts of the crust is due to the change of lithology and closure of the cracks and pores caused by overburden. In the horizontal direction, the low values of the effective Q parameters are observed between CDP-1800 and CDP-1880, and CDP- 2360 of line-33 and CDP-7020 of line-32 could be related to the secondary strike slip faults which are not traced from the sea bottom bathymetry and multi-beam data. In the migrated section of line-33, the small offsets in thin layers in vertical direction are observed at two places. These displacements, which are not seen on the bathymetry and muti-beam map, are thought to be secondary strike-slip faults taking place in the general tectonic regime of the basin. These types of faults with vertical slope cannot be observed easily in 2-D seismic reflection sections. They can be identified indirectly by the diffraction hyperbolas in the vertical seismic section caused by a small heterogeneity or by small offset displacement on the fault plane. Because of faulting, the rocks at the each side of fault zone are broken into small pieces and they became rich in cracks and pores. In these zones; the discharge of methane gas and fluid flow inside pores are resulted in lowering Q values. While these physical variations cannot be seen on the regular seismic sections, they can be evaluated from the results of the estimated effective Q values. This observation indicates that Q parameter is very sensitive to the changes of physical properties of rocks and the estimates of Q values can be used as a part of early information system to determine the seismic risk in a region. XXIII

Benzer Tezler

Tez No
172319
Investigation of Turkey's carbon dioxide problem by numerical modeling
Türkiye'deki karbon dioksit probleminin sayısal modelleme ile incelenmesi
ALİ CAN
Doktora
İngilizce
2006
Mühendislik Bilimleri Orta Doğu Teknik Üniversitesi
PROF. DR. TURGUT TOKDEMİR
PROF. DR. AYSEL ATIMTAY
Tez No
521668
Marmara bölgesinde meydana gelen küçük–orta büyüklüklerdeki depremlerin spektral yöntemlerle kaynak parametrelerinin belirlenmesi
Determination source parameters of small-moderate earthquakes of Marmara region by using spectral methods
YUNUS EMRE ŞAHİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Jeofizik Mühendisliği Kocaeli Üniversitesi
Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAHİR SERKAN IRMAK
Tez No
902869
Marmara Denizi'nde gemi kaynaklı sualtı gürültü yayılımı
Ship welded under water noise propagation in the Sea of Marmara
MURAT ÖKSÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Deniz Bilimleri İstanbul Üniversitesi
Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HÜSNE ALTIOK
Tez No
423772
Orta Marmara bölgesinin Koda Q ile soğurma karakteristiğinin belirlenmesi
Determination of attenuation characteristic of the Middle Marmara region using Coda Q
EVRİM YAVUZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeofizik Mühendisliği Kocaeli Üniversitesi
Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİF BARIŞ
Tez No
223105
Marmara bölgesi geniş bant mikro-deprem kayıtlarından (TÜRDEP) kaynak parametrelerinin incelenmesi
Analysis of source parameters from broad-band micro-earthquake records (TURDEP) in Marmara region
ZÜMER PABUÇCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2008
Jeofizik Mühendisliği İstanbul Teknik Üniversitesi
Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK EYİDOĞAN

Geri Dön