Geri Dön

Processing and interpretation of boomer-sourced high-resolution shallow seismic data acquired in Lake Sapanca, Turkey

Sapanca Gölü'ne ait boomer kaynaklı yüksek çözünürlüklü sığ sismik verilerin işlenmesi ve yorumlanması

PDF İndir

  1. Tez No: 558337
  2. Yazar: GÖKÇE İREGÖR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HÜLYA KURT
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Jeofizik Mühendisliği, Geophysics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 95

Özet

Bu tez çalışması 117Y130 no'lu TÜBİTAK-1001 Bilimsel Araştırma Projesi kapsamında Ağustos 2018'de Sapanca Gölü'nde toplanan 'boomer' kaynaklı sığ sismik yansıma verileri kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmanın amacı, geleneksel sismik veri işlem aşamaları uygulanarak 'boomer' kaynaklı, yüksek çözünürlüklü sığ sismik yansıma verilerinin işlenmesi ve ardından yorumlanarak Sapanca Gölü'ne ait aktif teknonik özelliklerin belirlenmesidir. Çalışma bölgesi olan Sapanca Gölü Türkiye'nin kuzeybatısında yeralan Marmara Bölgesi'nin doğusunda, batıda İzmit ve doğuda Sakarya illeri arasında konumlanmaktadır. Sapanca Gölü, Kuzey Anadolu Fay Zonu'nun batısında fayın kuzey kolu üzerinde yeralan ve etrafını saran tektonik etkilerle oluşmuş olan bir tatlısu havzasıdır. Göl etrafındaki kompleks tektonik davranış gölün sınırlarını belirleyen ve faylanma sonucunda oluşmuş dağlar ve tepeler ile göl çevresi morfolojisine de yansımıştır. Türkiye'nin tektonik rejimi üç temel yapı tarafından kontrol edilmektedir. Bunlar Ege-Kıbrıs yayı, sağ-yanal atımlı Kuzey Anadolu Fay Zonu ve sol-yanal atımlı Doğu Anadolu Fay Zonu'dur. Ege-Kıbrıs yayı, güneydeki Afrika plakasının kuzeydeki Anadolu plakasına doğru hareket ederek altına daldığı bir dalma-batma zon sınırıdır. Ayrıca, Arap ve Avrasya plakalarının çarpışması, Anadolu plakasının sağ-yanal atımlı Kuzey Anadolu Fay Zonu ve sol-yanal atımlı Doğu Anadolu Fay zonu boyunca batıya doğru kaçmasına sebep olur. Kuzey Anadolu Fay Zonu yaklaşık 1600 km'lik uzanımı ve yanal-atımlı fay karakteri ile Türkiye'nin kuzeyindeki tektonik ve morfolojik özellikleri kontrol eden en önemli yapıdır. Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) Marmara Bölgesi'nin kuzeydoğusunda, Sapanca Gölü'nün de üzerinde yeraldığı kuzey ve güney olmak üzere iki ana kola ayrılır. KAFZ dünyanın en aktif fay zonlarından biridir ve yanal yerdeğiştirmeli büyük ölçekli depremler oluşturma potansiyeli yüksektir. 17 Ağustos 1999 İzmit depremi sonucunda fay zonunun kuzey kolunda Sapanca Gölü'nden de geçen yüzey kırıkları oluşmuştur. Bunlar, Sapanca Gölü'nün batısı ve İzmit Körfezi arasında yeralan İzmit-Sapanca Gölü (Sapanca) ve Sapanca Gölü'nün güneydoğu köşesi ve Akyazı (Adapazarı) arasında yeralan Sapanca-Akyazı (Sakarya) segmanlarıdır. Ayrıca, 22 Temmuz 1967 Mudurnu Vadisi depreminin oluşturduğu yüzey kırığı Sapanca Gölü'nün güneyinde yeralır ve doğuya doğru uzanır. Yüzey kırıkları, depremlerin ve deprem oluşturan fayların anlaşılması açısından doğal bir laboratuvar ortamı oluşturarak Kuzey Anadolu Fayının Sapanca Gölü ve civarındaki konumu ve geometrisi hakkında önemli bilgiler sağlamaktadır. Fakat karadaki bu yüzey kırıklarının Sapanca Gölü içerisine nasıl devam ettiği ve göl içerisindeki fay geometrisi hakkında bu derece kesin yargılara ulaşılamamıştır. Sapanca Gölü içerisindeki fay yapılanmasını ve geometrisini araştıran araştırmacılar, Sapanca Gölü'nün bir çek-ayır havzası olarak oluştuğu ve Kuzey Anadolu Fayının da göl içerisinde çek-ayır ve sıçrama geometrisi karakterine sahip olduğu konusunda hemfikirdir. Sığ sismik yansıma yöntemi (Sub-bottom profiling-SBP), sığ ve yüksek frekans içerikli bir çeşit sismik yansıma yöntemidir. Geleneksel sismik yansıma yönteminde olduğu gibi bu yöntemde de akustik ses dalgasının oluşturulma ve kaydedilme prensibi aynıdır; seçilen kaynak su kolonu içerisinde yol alacak ve yer içerisine nüfuz edecek şekilde bir ses dalgası yaratarak deniz tabanı ve yer içerisindeki değişik akustik empedans değerlerine sahip olan tabaka sınırlarından geri yansıyarak alıcı ya da alıcılar tarafından kaydedilir. Bu işlemin birçok defa tekrarlanması sonucunda her bir atışa karşılık gelen izlerin düşey eksen zaman olmak üzere bir araya getirilmesi sonucunda tek ya da çok kanallı profiller (kesitler) elde edilir. Günümüzde kullanılan, değişik frekans, ayrımlılık ve nüfuz derinliği sağlayan çeşitli SBP sistemleri mevcuttur. Yüksek çözünürlük ve yüksek nüfuz derinliği sağlayan yüksek frekanslı 'boomer' en yaygın kullanılan SBP yöntemlerinden biridir. Elektromanyetik prensibe dayalı olarak çalışan 'boomer' ses dalgası kaynağı hem derin hem de sığ sularda deniz sismiği yöntemlerinde sismik kaynak olarak kullanılabilmektedir. Boomer, düz spiral bir bobin tarafından verilen yüksek akımın ön kısımda yeralan alüminyum plakada güçlü eddy akımları meydana getirmesiyle ön plakanın çok yüksek bir hızla itilmesi sonucu oluşan ani ivmenin yarattığı şok dalgasının ses dalgası oluşturması presibi ile çalışır. Kaynağın enerjisi genellikle 100 ile 1000 Joule arasında, frekans bandı ise 300 Hz ile 20 kHz arasında değişmektedir ve yaklaşık 150 m derinliğe kadar nüfuz etmektedir. Gemide bulunan kayıt sistemine bağlı olan boomer kaynağı genellikle bir katamarana monte edilir ve veri toplama sırasında bir tekne ya da gemi tarafından çekilir. Aynı zamanda yine gemi tarafından çekilen ve gemideki kayıt sistemine bağlı olan hidrofon ya da hidrofon dizileri (streamer) ile de sismik kayıt alınır. Bu çalışma kapsamında, Sapanca Gölü içerisinde konumlandırılan 13 adet hat üzerinde sığ sismik yansıma verileri toplanmıştır. Kaynak olarak sığ sular için de uygun olan yüksek çözünürlüklü 'boomer' kullanılmıştır. Hatların uzunlukları ve konumları coğrafi, çevresel ve operasyonel koşullarla sınırlanmış olsa da yine TÜBİTAK-1001 117Y130 no'lu proje kapsamında, sismik yansıma çalışmasından önceki aşamalarda toplanan çok-ışınlı batimetri verisindeki değişimler göz önünde bulundurularak belirlenmiştir. Boomer sismik yansıma verilerinin veri işlemi, İstanbul Teknik Üniversitesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü Nezihi Canıtez Veri İşlem Laboratuvarı'nda gerçekleştirilmiştir. Veri işlem, çeşitli matematiksel işlemler ile verinin birtakım özelliklerinin değiştirilerek yer içerisine ait daha net bir görüntü elde etme işlemi olarak tanımlanabilir. Bu nedenle, verinin doğru şekilde işlenmesi ve temel karakteristik özelliklerini kaybetmemesi veri işlem sonrasındaki yorumlama aşamasında elde edilen sonuçların güvenilirliği açısından kritik rol oynamaktadır. Çalışma alanının küçük olması ve toplanan tüm hatlara ait verilerin benzer özellikler göstermesi nedeniyle veri işlem aşamasında gerçekleştirilen testler sonuncunda elde edilen en uygun veri işlem parametreleri tüm hatlara aynı şekilde uygulanmıştır. Veri işlem aşamaları sırasıyla, filtreleme, dekonvolüsyon, ikincil (dekonvolüsyon sonrası) filtreleme, iz dengeleme (trace balancing) ve migrasyon işlemleridir. Bunların yanısıra her bir hatta filtreleme öncesi ve migrasyon sonrası su-tabanı silme (mute) işlemi uygulanmıştır. Sismik veriler hem sinyal hem de gürültü içerirler. Sinyal yer içinin doğru biçimde yorumlanması için kullanılan, gürültü ise sinyali maskeleyen, dolayısıyla atılmak istenen kısımdır. Filtreleme işlemi bu istenmeyen gürültülerin veriden atılmasını sağlayan veri işlem aşamasıdır. Bir sismik iz ya da sismogram yer içinin kaynak dalgacığına ve kayıt sistemine verdiği yanıttır. Bu nedenle, sismik iz, bir dizi yansıma katsayısından oluşan yansıma fonksiyonu ve gürültü ile kaynak dalgacığının konvolüsyonunun ürünü olarak tanımlanabilir. Dekonvolüsyon ise gürültülerin ayıklandığı ve kaynak dalgacığının etkilerinin ortadan kaldırılarak sadece yansıma fonksiyonun elde edildiği ters konvolüsyon işlemi olarak tanımlanabilir. İz dengeleme genellikle dekonvolüsyon işleminden sonra uygulanan, zamandan bağımsız bir ölçekleme yöntemidir. Denge faktörü, belirlenen pencere aralığında hesaplanan RMS genliklerinin arzu edilen RMS genliklerine oranı olarak tanımlanır. Sismik dalgaların yer içerisinde yüzeyin direkt olarak altındaki bir noktadan yansıdığı durumlar ancak yer içerisindeki tabakaların tam olarak yatay olması şartıyla gerçekleşebilir. Fakat yer içinin karmaşık yapısı düşünüldüğünde bu nadiren mümkün olur. Sismik migrasyon işlemi sismik kesiti yeniden yapılandırarak yansımaları gerçek konumlarına taşıma işlemidir. Veri işlem aşamasından sonra elde edilen tüm migrasyon kesitleri yorumlanarak Sapanca Gölü'ne ait bir fay haritası oluşturulmuştur. Yorumlar, maksimum kayıt uzunluğu olan 150 ms'lik kesitler üzerinde yapılmıştır. Fakat kesin yorumlar, kesitlerin tekrarlı yansımalarla maskelenmiş olması ve de kullanılan sismik kaynağın yüksek frekans içeriğinden dolayı nüfuz derinliğinin kısıtlı olması nedeniyle, ilk 50-100 ms arasında sınırlı kalmıştır. Kesitlerini yorumlanması sonucunda, Kuzey Anadolu Fayı hemen hemen tüm hatlarda göl tabanında küçük çaplı kıvrımlar oluşturan ve derinlere inildikçe her iki tarafında yer alan sedimanları etkileyen düşey bir süreksizlik olarak gözlenmiştir. Sismik kesitlerde gözlenen bu süreksizlikler çok-ışınlı batimetri verilerinde gözlenen çizgiselliklerle ilişkilendirilebilmektedir. Migrasyon kesitlerinin çok-ışınlı batimetri verisi ile karşılaştırılarak yorumlanması sonucunda oluşturulan fay haritası incelendiğinde, güneydoğu ucundan göle giren ve yaklaşık 5 km boyunca B-KB uzanımlı olarak harita düzlemi ile 30˚'lik bir açı yaparak ilerleyen ve daha sonra hafif yön değiştirerek batıya doğru 5 km daha devam ettikten sonra kuzeybatı uçtan gölü terkeden Kuzey Anadolu Fayı, Sapanca Gölü boyunca takip edilebilmektedir. Kuzey Anadolu Fayı'nın bu geometrisi gevşeyen büklüm (releasing bend) fay karakteri ile örtüşmektedir. Ayrıca, gölün güney kısmında tanımlanan ve yanal-atımlı fay karakteri gösteren bir diğer faylanma yapısının 22 Temmuz Mudurnu Vadisi Depremi sonucu oluşan yüzey kırığı ile ilişkili olduğu düşünülmektedir. Gölün güneybatısında tanımlanan bir başka yanal-atımlı olduğu düşünülen fay ile ilgili sismik hatta komşu kesitlerde aynı yapıya rastlanamamış olması ve bu bölgede savı destekleyecek çok-ışınlı batimetri verisinin de olmaması nedeniyle bu faylanmayla ilgili net bir sonuca varılamamıştır. Son olarak, gölün batı kısmındaki hatlarda gözlenen küçük ölçekli fay grupları gaz sızıntıları ile ilişkilendirilmiştir.

Özet (Çeviri)

This thesis study is carried out using the thirteen sub-bottom profiling lines (shallow seismic reflection profiles) and the bathymetry measurements acquired in the scope of TÜBİTAK-1001 project (Project No: 117Y130). The aim of the study is the application of common marine seismic data processing techniques on a Boomer-sourced, high-resolution shallow marine seismic reflection (Boomer sub-bottom profiling) data collected in Lake Sapanca, Turkey, the interpretation of the processed sections, and furthermore, to determine the characteristics of the active submarine tectonism in Lake Sapanca. The study area Lake Sapanca is situated in the northwest Turkey between Izmit in the west and Sakarya in the east in the eastern Marmara region. Lake Sapanca is a freshwater basin created by faulting and is located on the northern strand of the western part of the North Anatolian Fault Zone (NAFZ) in a tectonically complex area which is well-reflected by the neighboring morphology consisting of a series of fault-generated mountain ranges defining the boundaries of the lake. Tectonic regime in Turkey is ruled by three main elements; the Aegean-Cyprean Arc, the dextral North Anatolian Fault Zone and the sinistral East Anatolian Fault Zone. The Aegean-Cyprean Arc is a convergent plate boundary where the African Plate to the south is subducting beneath the Anatolian Plate to the north. The dextral North Anatolian Fault Zone and the sinistral East Anatolian Fault Zone are intracontinental strike-slip faults along which the Anatolian Plate moves westward away from the collision zone between the Arabian and the Eurasian plates. The North Anatolian Fault Zone (NAFZ) with its 1600 m length and dextral strike-slip characteristic is the most important element that governs the recent tectonic and morphologic development of the northern part of Turkey. The North Anatolian Fault Zone (NAFZ) is one of the most seismically active fault zones in the world which produces large magnitude earthquakes with mostly strike-slip displacements. The northern strand of NAFZ contains the segments which slipped during the 17 August 1999 Kocaeli earthquake of which the surface rupture passes through Lake Sapanca. Previous researchers studying Lake Sapanca's submarine tectonic characteristics mainly describe Lake Sapanca as a pull-apart basin and the NAF yielding a pull-apart and/or step-over fault geometry. Sub-bottom profiling (SBP) is a type of seismic reflection method which is used for shallow seismic reflection profiling operating at broader range of frequencies. Generation and detection of an acoustic wave is the common basic principle of the seismic reflection methods. Based on the same principle, in sub-bottom profiling, the source generates a short pulse of sound which travels through the water entering the seabed and the energy is reflected back from the boundaries between subsurface layers of differing acoustic impedance. The reflected energy is sensed by a hydrophone or hydrophone array and recorded as a trace which then accumulated and displayed next to each other against time creating a profile. There are several types of sub-bottom profiling systems with various operating frequencies, resolution and penetration depths. The high-frequency“boomer”is one the most commonly used sub-bottom profilers providing high resolution and deep subsurface penetration. The Boomer source is an electromagnetically driven sound source which has been utilized as a marine seismic source for reflection surveys in deep and shallow waters. In the boomer, a heavy flow of current is discharged through a flat spiral coil inducing strong eddy currents in the aluminum front plate. Then the mutual repulsion pushes the front plate outward flexing away from the coils with high acceleration generating sound as this flexing creates an acoustic shock wave. The boomer source is usually mounted on a towed catamaran, which is towed behind a boat along with a separate single hydrophone or hydrophone array (streamer) as a receiver which are connected to a recording system onboard the towing vessel. In this study, thirteen seismic reflection profiles were acquired in Lake Sapanca using a single-receiver, Boomer-sourced sub-bottom profiling method which is high-resolution and suitable for shallow waters. The length and the location of the lines were limited by the geographical features and practical aspects of the small boat operations. However, the lines were specifically chosen to be orientated north to south direction approximately perpendicular to the variations seen in the bathymetric data collected within the scope of the same TÜBİTAK-1001 project (117Y130). Data processing was carried out in Nezihi Canıtez Data Processing Laboratory located in Department of Geophysical Engineering of Istanbul Technical University. Seismic data processing can be described as the manipulation of seismic data by means of computational techniques to obtain an enhanced image of the subsurface. Hence, data processing is important since correctly processed data leads to accurate interpretation of the subsurface structures. Since the survey area was relatively small and the acquired data characteristics were fairly similar, it was found suitable to use the same optimized parameters for every line. Data processing steps were, in the order of application, filtering, deconvolution, post-decon filtering, trace balancing and migration along with couple of mute applications prior to filtering and post-migration. In the migrated seismic sections, the North Anatolian Fault reveals itself as a vertical discontinuity creating a small-scale folding on the lake bottom as well as sedimentary misalignments as it extends deeper. All discontinuities interpreted as the NAF can also be associated with the lineaments observed on the multibeam bathymetric image. Examining the fault map produced for this study, the NAF can be traced along Lake Sapanca as it enters from the south west corner of the lake and lengthens approximately 5 km towards the middle section of the lake with W-NW direction making an approximately 30˚ angle to the map plane. The fault slightly changes its direction towards the west as it continues almost straight for another 5 km until it leaves the lake at the north west corner. This fault geometry of the NAF indicates the fault has evolved with releasing bend characteristics in Lake Sapanca. Strike-slip-fault-like discontinuity observed in the southern part of the lake might be associated with the 22 July 1967 Mudurnu Valley earthquake surface rupture. The nature and the origin of another strike-slip-fault-like discontinuity seen on the southwest part of the lake is inconclusive due to no associations found on neighboring lines and also partly due to the lack of bathymetric data which could provide supportive evidence at the relevant location.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    381880

    Avustralya Fitzroy havzasında çok kanallı sismik yansıma verilerinin işlenmesi ve yapısal, stratigrafik değerlendirme ve gaz varlığının araştırılması

    Processing and interpretation of multi-channel seismic reflection data for structure, stratigrapy and exploration of gas potential within the Fitzroy basin in Australia

    OLCAY SYMONS

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜLYA KURT

  2. Tez No

    814611

    Processing and interpretation of garden-path sentences in L2 speakers of English

    İkinci dil İngilizce konuşucularında geçici olarak sözdizimsel belirsizlik içeren tümcelerin işlemlenmesi ve yorumlanması

    SÜLEYMAN YAMAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    DilbilimOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    İngiliz Dili Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DUYGU SARISOY

  3. Tez No

    643766

    Sapanca Gölü'ne ait yüksek çözünürlüklü sismik verilerin işlenmesi, gölün yapısal ve stratigrafik yorumlanması

    Processing and interpretation of high-resolution marine seismic reflection profiles for recognition of faulting and sediment classification: Lake of Sapanca Turkey

    ESRA GÖNÜL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜLYA KURT

  4. Tez No

    743366

    Eğitim verileri üzerinde temel bileşenler analizi ve regresyon analizinin R programı üzerinde uygulanması ve yorumlanması

    Application and interpretation of basic component analysis and regression analysis on educational data on the R program

    NEFİN YAŞAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Eğitim ve ÖğretimAkdeniz Üniversitesi

    Eğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ALPER SİNAN

  5. Tez No

    431960

    Sismik veri işlem ve deniz sismiği yansıma verilerin yorumu

    Seismic data processing and interpretation of marine seismic reflection data

    TUĞÇE UZER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HÜSEYİN TUR

Geri Dön