Upper mantle anisotropy beneath NW-W Anatolia revealed by sks splitting analysis
KB-B Anadolu'nun altındaki üst manto anizotropisinin sks ayrımlanması analizi ile belirlenmesi
- Tez No: 611593
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEDA YOLSAL ÇEVİKBİLEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Jeofizik Mühendisliği, Geophysics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Jeofizik Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 186
Özet
Sismolojik gözlemler ve çalışmalar ile dünya içindeki derin yapıların fiziksel özelliklerinin detaylı haritalandırılması konusunda son 30 yılda oldukça fazla gelişme kaydedilmiştir. Bu gelişmeye katkı sunan başlıca unsurlar, sismik veri toplamada kullanılan sismik istasyonların dünya çapında sayılarının oldukça artması ve büyük veri setlerinin işlenebilmesini mümkün hale getiren bilgi işlem teknolojisindeki ilerlemelerdir. Dünyanın sismik olarak aktif herhangi bir bölgesinde meydana gelen depremler tarafından üretilen sismik dalgalar dünya içinde her yönde hareket eder ve yeryüzünde kurulmuş olan sismik istasyonlarca kaydedilir. Kaydedilen sismik dalgalar dünya içinde seyahat ettikleri yol üzerindeki yapılara ait bilgi taşımaktadırlar. Sismik dalgaların sismik istasyonlarca kaydedilen hız ve genlik bilgileri sismolojik yöntemler için oldukça değerli bilgilerdir. Bu durum sismolojiye, yer içindeki özellikle derin yapıların detaylı olarak haritalanmasında önemli bir görev vermektedir. Dolayısıyla, Dünya içindeki katmanların (kabuk, manto ve çekirdek) fiziksel özelliklerinin detaylı olarak belirlenebilmesi konusunda sismoloji en önemli araçlardan biridir. Alp-Himalaya çarpışma kuşağı üzerinde bulunan Doğu Akdeniz bölgesi dünyanın en karmaşık tektonik bölgelerinden biridir. Anadolu bloğu, doğuda Arap levhasının 20 mm/yıl hızla kuzeye hareketi neticesinde sıkışma tektoniğine, batıda ise Afrika ve Anadolu levhası arasındaki çarpışma hareketinin gerçekleştiği Helenik dalma batma zonunun güneye doğru geri çekilmesi sonucunda gelişen genişleme tektoniğine maruz kalmaktadır. Kuzeyde sağ yanal doğrultu atımlı Kuzey Anadolu Fayı, güneyde ise sol yanal doğrultu atımlı Doğu Anadolu Fayı arasında yer alan Anadolu bloğu batıya doğru kaçış hareketi sergilemektedir. Arap, Afrika ve Avrasya levhalarının birbirleriyle olan karmaşık etkileşimi bu bölgede çarpışma, açılma ve yanal tektonik yapıların bir arada gözlenmesine neden olmakta ve bölgeyi sismotektonik açıdan karmaşık yapıların gözlendiği bir bölge konumuna getirmektedir. Yüzeyde gözlemlenen karmaşık deformasyon, derinlerde bu deformasyonu etkilemesi muhtemel yapılar için bilim insanlarını düşündürmektedir. Bölgenin altındaki kabuk, manto litosferi ve üst manto yapılarının daha detaylı olarak belirlenmesi birçok jeofizik çalışmanın konusu ve amacı olmuştur. Bölgenin altında bulunan üst manto katmanındaki deformasyon ve jeodinamik süreçleri anlamak litosferde gözlemlenen karmaşık ve aktif fay sistemlerini anlayabilmek için önemlidir. Sismik hızların yöne bağımlı değişmesi olarak bilinen sismik anizotropi, manto içi deformasyonun ve jeodinamik süreçlerin en önemli göstergesi olarak kabul edilmektedir. Bu anlamda sismik anizotropi, tektonik süreçleri etkileyen manto akışlarını anlamak açısından çok önemlidir. Özellikle kesme dalgası ayrımlanması yöntemi sismik anizotropinin tanımlanmasında en yaygın kullanılan yöntemlerdendir. Teoride, kesme dalgası anizotropik bir ortamda seyahat etmeye başladığında hızlı ve yavaş olmak üzere birbirine dik iki ayrı kesme dalgasına ayrışmaktadır. Hızlı olan dalganın polarlanma yönü manto içerisindeki akış yönleriyle, hızlı ve yavaş dalga arasındaki gecikme zamanı ise anizotropik katmanın kalınlığı veya anizotropinin derecesiyle ilişkilendirilmektedir. Üst mantonun içerisinde baskın bileşen olan olivin minerali oldukça anizotropik bir mineraldir. Mantodaki maksimum sonlu gerilme eksenleri boyunca dizilirler ve üst manto içerisindeki anizotropik yapılara neden olurlar. Dolayısıyla üst mantodaki sismik anizotropinin belirlenmesi, yerkürenin bu kesimindeki deformasyonun tanımlanabilmesi için oldukça değerlidir. Bu çalışmada KB-B Anadolu bölgesi için sismik anizotropi parametreleri iki farklı kesme dalgası ayrımlanması tekniği kullanılarak elde edilmiştir. Bunlar, özdeğer (eigenvalue) ve enine enerji minimizasyon (transverse energy minimization) yöntemleridir. Telesismik kesme dalgaları (SKS ve SKKS), çekirdek manto sınırında P dalgasından S dalgasına dönüştüğü için yalnızca istasyon altı bölgenin anizotropisi hakkında bilgi vermektedirler, kaynak tarafındaki anizotropik yapılarla ilgili bilgi taşımamaktadırlar. Bu anlamda SKS ve SKKS fazları oldukça yaygın kullanılan kesme dalgalarıdır ve bu çalışmada da kesme dalgası ayrımlanması analizlerinde kullanılmıştır. Her bir istasyon için, elde edilen tüm anizotropi parametrelerinin ortalamaları iki farklı yöntem için farklı yaklaşımlar kullanılarak alınmıştır. Özdeğer yöntemi ile elde edilen parametrelerin ortalaması dairesel ortalama (circular mean) yaklaşımı ile alınırken, enine enerji minimizasyonu yönteminde ise hata düzlemlerinin çakıştırılması (misfit surface stack) yaklaşımı kullanılmıştır. Kullanılan her iki yaklaşım özellikle gecikme zamanlarında oldukça benzer değerler ortaya koymaktadır. İki farklı yaklaşımla hesaplanan hızlı polarlanma doğrultularında ise yine çoğu istasyon için benzer değerler ortaya koymuştur. Sadece iyi kalitede ayrımlanma ölçüsü nispeten daha az olan istasyonlar için hata payları içinde farklılıklar gözlemlenmektedir. Farklı filtrelerin her deprem verisi için uygulanması ve en uygun dalga formunu veren filtrenin gözle seçilmesi, elde edilen iyi kalitede ayrımlanma ölçümü sayısını arttırdığı görülmüştür. Sonuç olarak, çalışma bölgesinde yaklaşık olarak KD-GB yönelimli hızlı polarlanma yönleri elde edilmiştir. Yalnızca Samotraki Adası'nda yer alan SMTH istasyonu için belirgin K-G yönlü hızlı polarlanma yönü hesaplanmıştır. En yüksek ve en düşük hızlı polarlanma yönleri 45.7° ve 0.1° olarak elde edilmiştir. Ege bölgesinde kuzeyden güneye doğru gidildikçe hızlı polarlanma yönlerinin giderek azaldığı gözlemlenmektedir. Gecikme zamanları ise 0.95 s ile 2.07 s arasında değişmektedir ve bu parametre de kuzeyden güneye doğru azalma eğilimindedir. Bu tez kapsamında kullanılan iki farklı teknik ile elde edilen sismik anizotropi parametreleri birbirine oldukça yakın sonuçlar vermiştir. Sonuçlardaki küçük farklılıkların ise iki farklı yöntemde farklı olan hesaplama penceresi boylarıyla alakalı olabileceği düşünülmektedir. Özellikle Kuzey Anadolu Fayı civarında bulunan istasyonların için, ayrımlanma parametrelerinin azimutal dağılımları çift katmanlı anizotropiyi düşündürse de, deprem dağılımının yetersiz oluşu bu konuda net bir sonuca varmayı zorlaştırmaktadır. Bu konu tartışmaya açık bırakılmaktadır. Genel olarak, bu çalışma ile elde edilen KD-GB yönlü hızlı polarlanma doğrultusu, Avrasya plakasının altına dalan Afrika litosferinin geri çekilmesi ile oluşan manto akışı ile ilişkilendirilmektedir. Üst mantoda tetiklenen bu akış, mantodaki yaygın mineral olan olivinin kafes yapısını maksimum deformasyon doğrultusunda yönlendirerek (LPO-lattice preffered orientation) anizotropik yapılar oluşturmaktadır. Bölge için tek katmanlı yatay anizotropi önerilmektedir.
Özet (Çeviri)
Eastern Mediterranean is one of the most complex collision zones along the Alp-Himalayan orogenic belt. Interactions between the Arabian, African and Eurasian plates result in compressional, extensional and strike slip tectonics along the Anatolian block and surroundings. Complex deformation at the surface motivates scientists to study and understand the deeper structures beneath this region. Seismology is an important tool to investigate physical properties of the structures located deep inside Earth. Especially, seismic anisotropy that is known as directional dependence of the seismic velocity is an essential indicator of the mantle strain fields. It is known that the mantle anisotropy is particularly associated with the lattice-preferred orientation (LPO) of anisotropic minerals such as olivine that are abundant in the upper mantle. The olivine fast axis aligns with the maximum finite strain direction. Shear wave splitting measurements are the most common tool for determining the seismic anisotropy in the crust, lithosphere and upper mantle. In anisotropic medium, shear wave splitting occurs due to the seismic velocity difference between the components of the shear wave, and one component of the shear wave travels faster than the other orthogonal component. In order to characterize the seismic anisotropy, fast polarization directions and the delay time between two shear wave components are defined. In this study, we applied two different shear wave splitting techniques, which are called as eigenvalue and transverse energy minimization, to examine the upper mantle anisotropy beneath NW Anatolia and Aegean Sea. Teleseismic shear waves (SKS and SKKS) that are polarized at the core-mantle boundary (CMB) due to the conversion from P- to S- waves were used for splitting analysis. Then, splitting parameters, fast polarization direction and delay time, were estimated beneath 25 broadband seismic stations located at the study region. Overall, uniform NE-SW fast polarization directions are observed at the entire region except the station SMTH located at north Aegean Sea. Further, fast polarization directions change between 0.1 and 45.7. The obtained delay times vary between 2.07 sec and 0.95 sec, and they decrease from north to south. It is also known that LPO of olivine minerals in the upper mantle align with maximum finite strain directions. The observed NE-SW fast polarization directions are interpreted as the flow directions in the upper mantle induced by the roll-back of the subducted African lithosphere. In conclusion, a single layer sub-horizontal anisotropy is proposed for W-NW Anatolia.
Benzer Tezler
- Imaging the upper mantle beneath Turkey and surrounding regions
Türkiye ve çevresi üst manto yapısının görüntülenmesi
AHU KÖMEÇ MUTLU
Doktora
İngilizce
2012
Jeofizik MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAYRULLAH KARABULUT
- Crustal and upper mantle deformation beneath NW of North Anatolian Fault Zone inferred from harmonic decomposition of receiver functions
Kuzey Anadolu Fay Zonunun kuzeybatı kısmında kabuk ve mantodaki deformasyonun alıcı fonksiyonların harmonik ayrışım yöntemi ile incelenmesi
DERYA KELEŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNCAY TAYMAZ
- 3-D velocity structure for the Sea of Marmara and surrounding region (NW Turkey) by using full waveform tomography
Marmara Denizi ve Kuzeybatı Anadolu Bölgesi üç boyutlu (3-B) hız yapısının tam dalgabiçimi tomografi yöntemi ile analizi
YEŞİM ÇUBUK SABUNCU
Doktora
İngilizce
2016
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TUNCAY TAYMAZ
- Analysis of seismic anisotropy across Central Anatolia by shear wave splitting
Kesme dalgası ayrımlanması yöntemi ile Orta Anadolu'nun sismik anizotropi analizi
DİLEKCAN PAMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Jeofizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. ATİLLA ARDA ÖZACAR
- Anadolu plakası altında SK(K)S ayrımlaşması gözlemlerinden sismik anizotropi
Seismic anisotropy beneath Anatolian plate from SK(K)S splitting
AYNUR SU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Jeofizik MühendisliğiÇanakkale Onsekiz Mart ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT ERDURAN