Geri Dön

Crustal properties in Western Anatolia and Aegean sea revealed by joint inversion of p-receiver functions and P-wave polarisations

Batı Anadolu ve Ege denizinin kabuk yapısının p dalgası alıcı fonksiyonları ve polarize P dalgalarının birlikte ters çözümü ile incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 637562
  2. Yazar: GÜNİZ BÜŞRA YALÇIN
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. TUNA EKEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Jeofizik Mühendisliği, Geophysics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  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: Jeofizik Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 81

Özet

Yer kabuğunda meydana gelen depremler yer içerisindeki elastik dalgalar, farklı tabakalarda seyahat ederek sismik alıcılarda sismik dalgalar halinde kayıt edilir. Sismik dalgalar bu seyahat sırasında, yerin içini oluşturan kabuk, manto ve çekirdek katmanları gibi farklı tabakaların fiziksel özelliklerine dair (örn; atenüasyon, sismik anizotropi, sismik hız, zayıflık zonları) bilgiler içerir. Sismoloji, yer altındaki farklı derinliklerde meydana gelen sismik olaylar sonucu elde edilen verileri kullanarak yer içinin karmaşık yapısını anlamlandırmaya çalışır. Bu bağlamda, yerin fiziksel özelliklerin araştırılmasında jeofiziğin en güçlü alt dallarından birini temsil etmektedir. Depremler, yer içinde biriken enerjinin ani bir şekilde açığa çıkması ile meydana gelir. Yerkürede her yıl on binlerce deprem meydana gelmektedir. Bu nedenle sismoloji, jeofiziğin diğer uygulama alanları ile karşılaştırıldığında yer içerisini en fazla örnekleyebilecek kapasitede ve oldukça geniş bir veri seti bilgisine erişen alan olarak gösterilebilir. Alıcı fonksiyon analizleri yer içinde seyahat eden bu sismik dalgaların faz dönüşümlerini kullanarak geliştirilen etkili bir yaklaşım olarak günümüzde de çeşitli hesaplama yöntemlerine entegre şekilde kullanılır. Genel olarak yansıma sismolojisi içerisinde geliştirilen ve uzak alanlarda gerçekleşen depremleri kullanarak geliştirilen alıcı fonksiyon yöntemlerinden biri olan P-dalgası alıcı fonksiyonları ters çözümü yöntemi, kabuk ve sediman kalınlığı, sismik hız bilgisi gibi yer içinin fiziksel özellikleri hakkında bir model geliştirmemize olanak vermektedir. Türkiye, karmaşık kabuk yapısı ve çeşitlilik gösteren tektonik özellikleri nedeniyle Dünya'da çok önemli ve eşsiz bir konuma sahiptir. Jeolojik evrim sürecine bakıldığında Türkiye genç bir oluşum ürünü olmasına rağmen farklı tektonik süreçlerin bir arada ve hızlı bir şekilde gerçekleşmesinden dolayı bütününde farklı jeolojik ve tektonik birimleri barındırmaktadır. Günümüzdeki tektonik sürecinde ise aktif rol oynayan Anadolu ve Avrasya'ya görece yaklaşık olarak kuzey yönlü gelişen Afrika ve Arap levhalarının yakınlaşma hareketleri bu karmaşıklığın ana nedenlerinden biri olarak kabul edilir. Anadolu ve çevresindeki bölgelerin kabuk yapısı ve iç fiziksel özelliklerinin günümüzde detaylı bir şekilde bilinebilmesi, bölgede mevcut levha tektoniği ile ilişkili dinamiklerin daha iyi anlaşılabilmesine olanak sağlayabilir. Yıllar boyunca yürütülen ulusal ve uluslararası araştırma çalışmaları genel olarak Türkiye'nin kabuk kalınlığının doğudan batıya azalış gösterdiğini ortaya çıkarmıştır. Anadolu levhasının aktif teknotik konumundan dolayı batıya doğru hareketi, Kuzey Anadolu Fay zonunun hareketi, Helenik dalma batma zonundaki okyanusal kabuğun dalması ve Ege Denizi'ndeki kuzey-güney yönlü genişleme hareketi ve gerilme kuvvetlerinin etkileşimlerinin tamamının, kabuk yapısındaki bu değişime yol açtığı düşünülmektedir. Batı Anadolu bölgesi, farklı jeolojik-tektonik özellikleri barındıran çok karmaşık bir sisteme sahiptir. Kıtasal litosferin yanal veya düşey kayma bölgeleri boyunca kabuk içerisinde deforme olan bölgelerin karakteristikleri Batı Anadolu için tam olarak anlaşılamamaktadır. Günümüzde Ege Bölgesi için halen kabuk özelliklerini ve tektonik davranışı anlamak için farklı yaklaşımlar ile birçok araştırma çalışmaları yapılmaktadır. Uzak alan depremleri (telesismik) olarak nitelendirilen 30 episantır uzaklığından büyük episantırlarda meydana gelen depremlerin yaydığı sismik dalgalar farklı istasyonlarda kaydedilene kadar yer içinde çeşitli derinliklerde farklı yönlerde seyahat ederken, yer içindeki katmanların farklılığından dolayı faz dönüşümleri meydana gelir. P-dalgasının yer içindeki kabuk-manto sınırından geçmesi sonucu Ps fazına dönüşümü gerçekleşir. Bu faz dönüşümü sayesinde P dalgası alıcı fonksiyonları üretilir. Bu faz dönüşümü geçtiği bölgedeki yer yapısı hakkında bilgi içermesi sayesinde kullanılan herhangi bir istasyon altındaki izotropik yapıların araştırılmasını sağlar. Bu tez çalışmasında, Batı Anadolu ve Ege Denizi'ndeki kabuk yapısının, P dalgası alıcı fonksiyonları ve polarize P dalgalarının birlikte ters çözümü ile incelemesi yapılmışır. Bu amaçla, episantır uzaklıkları 30° ile 90° arasında değişen üç bileşenli telesismik depremleri içeren geniş bir veri seti kullanılmıştır. 2005 ile 2017 yılları arasında meydana gelmiş toplam 1056 adet uzak alan deprem için 152 adet sismik istasyonda kaydedilen 600 saniyelik (teorik P-dalgası varışından önceki ve sonraki 300 sn'yi içeren) 188796 dalgaformu içinden 39081 tanesi gözle kontrol edilerek ayıklanmıştır. Alıcı fonksiyonlarının hesaplanması için N-E-Z'den R-T-Z koordinat sistemine dönüştürülmüş üç bileşen kayıtlar ve su seviyesi ters evrişim işlemi kullanılmıştır. Daha sonra aynı veriler için görünür P-dalgası geliş açısına bağlı olarak hesaplanan ve frekansa bağlı değişen görünür S-dalgası hız eğrileri hesaplanmıştır. Görünür S hızları 0 ile 25 saniyelik bir periyot aralığı, ve alıcı fonksiyonları -0.5 ile 25 gecikme zamanı aralığında modellenmiştir. %68 oranında güvenlik limiti için hesaplanan standart sapma değeri, her bir istasyon için, alıcı fonksiyonlar ve görünür S-dalga hızlarındaki saçılımı temsil etmek amacı ile hesaplanmıştır. Alıcı fonksiyonları ve görünür S-dalga hızı eğrilerinin ortak ters çözümü için, tekrarlayan en küçük kareler ters çözüm tekniği kullanılmıştır. Her istasyonda gerçek kabuk modelini elde edebilmek için, farklı başlangıç modeli hızları uygulanmıştır. Ters çözüm işleminin sonucunda, her istasyon için derinliğe bağlı değişen Vp/Vs oranı ve P- ve S-dalgası hız (Vp, Vs) modelleri elde edilmiştir. Ters çözüm işleminde bu iki farklı veri setinin aynı anda kullanılması, alıcı fonksiyonların ters çözümlerinde sıklıkla karşılaşılan çözümün tekil olmaması gibi ortaya çıkabilecek bir problemden kaçınılmasını sağlamıştır. Bu çalışmada sonuç olarak sunulan, kabuk-manto sınırı esas olarak Vs hızlarında görülen ani değişimlerin yorumlanmasına bağlı olarak elde edilmiştir. Moho derinliği tahminlerinin yanal değişimlerine ait sonuçlar, genel olarak çalışma bölgesinde kabuk kalınlığının batıdan doğuya doğru ilerledikçe artış gösterdiğini işaret ederler. Ancak bazı lokal bölgelerde kabuk kalınlığında keskin değişimlerin olduğu tespit edilmiştir. Bunlardan biri olan İstanbul Zonu'nun batı bölgesinde kabuk kalınlığı yaklaşık 40-42 km iken, bu zonu çevreleyen Kuzey Anadolu Fayı'nın kuzey kolunun güneyinde kabuk kalınlıklarının neredeyse 10 km mertebesine düştüğü görülmektedir. Bu açıdan İstanbul Zonundaki nispeten kalın Moho derinliğinin, geçmiş döneme ait Odessa dalma batma zonunun bir kalıntısına ait bulgular içerdiği düşünülmektedir. Kabuk kalınlıklarındaki diğer bir keskin değişim ise Marmara Denizi'nde gözlenmektedir. Burada kabuk kalınlıklarının çevresine kıyasla daha ince olduğu görülmektedir. Bu incelmenin Marmara Denizi içerisinde meydana gelen transtansiyonel gerilmeli kuvvetlerden kaynaklandığı düşünülmektedir. Marmara Denizi'nin güney batısında yer alan Biga Yarımadası'nda ise kabuk kalınlıklarının keskin bir şekilde arttığı görülmektedir. Bunun tersine Menderes Masifi ve Ege Denizi'nin batı kısmında ise daha düşük Moho derinlikleri gözlenmiştir (~20-27 km). Kabuk içerisinde hakim sismojenik zonu temsil edebilecek ilk 15 km'lik derinlikler için, Vp/Vs oranlarının ortalamasının yanal değişimleri ve araştırma bölgesinde mevcut depremsellik kümeleri karşılaştırılmıştır. Bunun sonucunda, genişlemeye bağlı düşey hareketlerin veya dar makaslama gerilmelerine bağlı deformasyon alanlarında, deprem kümelenmelerinin, zayıflık zonlarını nispeten sağlam kabuk kayaçlarından ayıran sınır bölgeleri ve zayıflık zonlarının uçlarında belirgin olarak yoğunlaştığı görülmektedir.

Özet (Çeviri)

Turkey poses a distinctive position in our planet due to its complex crustal structure and tectonic properties. The convergence of the Arabian and African plates toward Eurasian plate play key role in shaping characteristic of its tectonic settings. Early models proposed that the converging plates with different nature resulted in varying crust geometries, i.e. a thin crustal thickness in western Turkey comparing to eastern region. In tectonically complex western Turkey, the N-S directed extensional tectonic regime as a consequence of these motions should have caused to changes in the crustal structure. To have accurate knowledge of overall, present-day crustal properties in this region is most important for making geohazard assesment of the region. Therefore, we implement a joint inversion procedure on P-wave receiver functions and apparent S-wave velocities to investigate crust-mantle boundary and seismic velocity properties in western Anatolia. We utilize digital waveforms of teleseismic earthquakes of which the epicentral distances range between 30° and 90° recorded at 152 three component broadband stations. When generating receiver functions we use the water-level deconvolution approach in frequency domain. Apparent P-wave incidence angles are employed to calculate apparent S-wave velocities at varying periods between 0 and 25 s. An iterative least-squares inversion technique has yielded 1-D Vp, Vs, and Vp/Vs ratio estimations varying with depth for each station. We mainly focus Moho depths interpreted based on the discontinuties indicated by 1-D velocity profiles and Vp/Vs ratio in the present work. Our crustal thickness estimates are consistent with early studies by confirming local and regional gradients in the region. The thickest parts of the crust (~40-42.5 km) are located in the west of Sakarya Zone and of the Sea of Marmara while relatively much thinner crustal thickneses (~20-27 km) mostly focus on in the western side of Menderes massif, southern coast of Turkey, and the Aegean Sea. The lateral variations of Vp/Vs ratio between 0 and 15 km is discussed with seismicity clusters. In the areas of large extensional, or relatively narrow shear deformation zones (e.g. along the NAFZ), in particular, Vp/Vs ratio distribution in relation with notable clustered seismicity marks well lateral discontinuities separating weakness zones from relatively strong crustal rocks within brittle zones or the edge of weakness zones.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    434246

    Dynamic modelling of back-arc extension is the Aegean sea and Western Anatolia

    Ege denizi ve Batı Anadolu'daki yay ardı genişlemesinin dinamik modellemesi

    ZİYA MAZLUM

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Katı Yer Bilimleri Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. OĞUZ HAKAN GÖĞÜŞ

  2. Tez No

    397985

    Batı Anadolu kara ve kıyı ötesi ML≥5.0 depremlerine ait artçı şok dizilerinin (2005-2015) istatistik özellikleri

    Statistical properties of aftershock sequences of ML≥5.0 earthquakes occurred in land and offshore of Western Anatolia

    İBRAHİM YEŞUA ÖZÇELİK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMİNE AYSUN GÜNEY

  3. Tez No

    152297

    Kafkasya, Doğu Anadolu ve Kuzeybatı İran depremlerinin kaynak mekanizması özellikleri ve yırtılma süreçleri

    The source mechanism properties and rupture histories of the Caucasian, Eastern Anatolian and North Western Iranian earthquakes

    ONUR TAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TUNCAY TAYMAZ

  4. Tez No

    389274

    İzmir, Gülbahçe, Sığacık körfezlerinde sıcaklık ve akışkan hızı modellemesi

    Temperature and flow modelling in İzmir, Gülbahçe and Sığacık bay

    DUYGU YAĞCI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. DOĞA DOĞAN

  5. Tez No

    857441

    Neolitik Dönem'de Batı Anadolu'da Melos/Mılos Ve Gıalı kökenli obsidyenin yayılımı

    The spread of Obsidian Originating from Melos/Milos and Giali in Western Anatolia during the Neolithic Period

    GÜNAY DİNÇ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    ArkeolojiDokuz Eylül Üniversitesi

    Arkeoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ENGİN AKDENİZ

Geri Dön