NEDEN TİLT AÇISINDAN ANALİTİK SİNYAL ÜRETİYORUZ

... konulu sunumlar: "NEDEN TİLT AÇISINDAN ANALİTİK SİNYAL ÜRETİYORUZ"— Sunum transkripti:

1 NEDEN TİLT AÇISINDAN ANALİTİK SİNYAL ÜRETİYORUZ
SİMAV GRABENİNİN YAPISAL JEOFİZİĞİ Ertan Toker*, Yahya Çiftçi** Akın Kürçer*** MTA GENEL MÜDÜRLÜĞÜ *Jeofizik Etütleri Dairesi **Maden Etütleri Dairesi ***Jeoloji Etütleri Dairesi Abstract : The various data processing techniques, to illuminate the parameters of the geological structure which are applied in gravity and magnetic potential field methods. Also reverse solution and edge detection procedures are in data processing techniques. In this study, 2D, 3D, reverse solution and edge detection procedures were applied to clarify correlation between the graben’s deep position and geometry of the tectonic lineaments. Key words:Simav,graben,faulth,gravity,mangnetic,asta ÖZ Bu çalışmada Simav grabeninin tektonik konumu, jeofizik verilerle (gravite, magnetik ve EM) 2B, 3B ve Kenar Zon Algılaması yapılarak incelenmiştir. Bu kapsamda, "ASTA" tekniği uygulanarak 2 boyutlu ve 3 boyutlu ters çözüm işlemleri yürütülmüş olup önceden elde edilen hız modeli ile derinlik korelasyonu yapılmış ve Simav grabeninin tektonik konumu, jeofiziksel verilerle yeniden yorumlanmıştır. Güneyde Simav fayı ve kuzeyde Kütahya - Emet fay zonu (Naşa fay zonu) arasında kalan, yaklaşık D-B gidişli Pliyosen? - Kuvaterner çöküntü alanı, "Simav Grabeni" olarak ifade edilmektedir. Kimi yazarlar fay mekanizması çözümlerinden Simav Fayı’nın aktif ve listirik şekilli bir fay olduğunu söylemişler ve bu grabenin, Geç Oligosen - Erken Miyosen döneminde Ege’yi etkileyen K – G genişlemeli tektoniğin son ürünlerinden biri olduğunu belirtmişlerdir. Diğer bir görüş ise, bu bölgedeki jeomorfolojik bulguların Simav Gölü’nün yerleşmiş olduğu ova tabanının son on bin yılda meydana gelen depremlerle çökmüş olduğunu gösterdiği ve Simav Fayı'nın, batı ucunda Gelenbe fay zonu, doğu ucunda ise Sultandağı fayına bağlanan 205 Km uzunluğunda doğrultu atımlı bir fay zonu olduğu yönündedir. Bu çalışma kapsamında üretilen jeofizik veri işlem haritalarına göre grabenin güney kenarı yüksek açılı normal bir fayla sınırlanırken, kuzey kenarın daha düşük açılı normal faylarla sınırlanmaktadır. Grabenin iki boyutlu yapısı ve taban topoğrafyası ortaya konduktan sonra, tektonik bileşenlerin kenar sınırlarını ortaya çıkarmayı amaçlayan ASTA işlemi uygulanmış ve 2B görüntü ile sınırların uyumlu olduğu görülmüştür. Bu bölgede oluşan depremlerin odak mekanizma çözümlerinde normal fay geometrisi egemendir ancak az da olsa doğrultu atım bileşeni de bulunmaktadır. Elde edilen görüntülere göre, deprem odaklarının toplandığı alan, Simav fayı ile Naşa fay zonu eksenlerinin ve muhtemel bir KD-GB doğrultulu ve gömülü üçüncü bir fay ekseninin kesim noktasında bulunmaktadır. Sonuç olarak, bu çalışmada yürütülen jeofizik veri işlemlere dayalı 2B ve 3B modeller, Simav Grabeni'nin, Büyük Menderes ve Gediz grabenlerinde olduğu gibi, Simav ana fayının kuzeyinde gelişmiş bir "asimetrik yarı graben" olduğunu ortaya koymuştur. Anahtar Kelimeler: Simav, yarı graben, fay, ASTA, gravite, manyetik. NEDEN TİLT AÇISINDAN ANALİTİK SİNYAL ÜRETİYORUZ Tilt açısı yöntemi ile derin kaynakların kenar algılaması uygulamalarında bazı sorunlarla karşılaşılmaktadır. Kenar sınır geçişlerinde keskinlik istenilen ölçüde net görülmemektedir. Oransal bir büyüklükten söz ederken oranlanan şeylerin birbirine göre büyüklükleri önem kazanmaktadır. Eğer biri diğerinden aşırı oranda büyükse veya biri diğerine oranla ihmal edilebilir boyutta ise sağlıklı oranlamak mümkün değildir. Rejyonel alanlarda çalışırken alan büyüklüğü ve içindeki çoklu yapılar, veri işlem sonucunda dar bir alanda görüntülenmektedir. Olaylar birbirine çok yakın durmaktadır. Bu nedenle gerçek arazi verisinin yorumlanması zorlaşmaktadır. Analitik sinyal uygulamalarında, kaynak etkisinin derinde de değiştiği gözlenmektedir. Analitik sinyal, tilt açısı yöntemi ile birlikte kullanıldığında bazı görüntülerin daha netleştiği görülmektedir. Asta bağıntısı analitik sinyal bağıntısına uygun şekilde yazıldığında potansiyel türetilerek yerine tilt açısı kullanılır. Şekil 8 Şekil 7 Anakaya topoğrafyası Şekil 8 Graben görüntüsü Batı Anadolu Graben yapıları ve aktif faylar 9 Kenar algılama tekniği, 2b ve 3b veri analizi : Şekil 7’de GB – Kd doğrultulu Gravite profilinden elde edilen Anakaya görüntüsü ve Şekil 8’deki Anakaya profilinin genel zarfı görülmektedir. Bu zarfa göre Simav grabeni Asimetrik bir yarı graben görünümündedir. Derin ve sığ yapıları takip etmek, birbirinden farklı prosesler gerektirmektedir. Sığ yapıların kenar zon etkileri araştırılırken, türev ve faz filtreleri iyi sonuçlar verebilmektedir. Derin yapıların, kenar algılamaları yapılırken, düşey türevden kaynaklanan bazı sorunlarla karşılaşılmaktadır. Bu sorunlar, yukarı analitik ve yatay gradient uygulamalarıyla giderilmeye çalışılmıştır. (Şekil 9 a ve b) Analitik sinyal 1972’ de Nabignan tarafından iki boyutlu yapılara uygulanmıştır. Daha sonra, çeşitli bilgisayar uygulamaları ile geliştirilerek günümüzde veri işlem paket yazılımlarında, kenar algılamaları bölümünde yerini almıştır. Analitik sinyal; fonksiyonun, karmaşık Hilbert transformunun, mutlak değerinin, fonksiyondan çıkarılması ile tanımlanırsa; en büyük değerlerini kontur geçişlerinin olduğu yerlerde alması beklenir. Analitik sinyal uygulamalarında, tekniğin yapı köşelerine duyarsız olduğu bilinmektedir. Yatay gradyent uygulandıktan sonra, tilt açısından türetilen analitik sinyal, yapı köşelerine de duyarlı hale gelmiştir (Şekil 9b). Analitik sinyal kavramı, kaynak kütle etkisi olarak düşünüldüğünde; bunun bir hat boyunca, maksimumlarını görebilmek için, yatay gradyente ihtiyaç duyulmuştur. Yüzey etkilerini, yukarı analitik uzanım uygulaması ile giderdikten sonra, yatay gradient ve asta uygulanmıştır (Şekil 9). Şekil 2 Simav Grabeni rölyefi ve jeolojik birimler A)Havzanın gravite verisi sa bit terimi olmak üzere 2.9 gr/cm3 olarak kestiri len havza tabanına 20 km hedef derinlik gözeterek ters çözüm uygulanmıştır. Derinlik kestirimi 20 km seçilse de program 13 – 15 km’lik bir kabuk arayüzey topografyası elde etmiş tir. Burada dikkat çeken Gb – Kd gidişli bir üçüncü süreksizliğin izleri olduğu Kırmızı çizgili alanda işaret lenmiştir. Simav Grabeni ve çevresine ait genel statig rafik istifte aşağıdan yukarıya doğru ; En altta paleozoik gözlü gnayslar ve migmatit ler, üzerinde üst paleozoik – orta Triyas Şist ,kalkşist üzerinde üst triyas Meastrihti yen kristalize kireçtaşı bunların Üzerinde bindirmeyle gelen üst kretase Ultrmafik kayaçlar ve mermer olistoliti onun üzerin de Alt Miyosen granitoyiti yer alır. Miyosen birimler bu istifin üzerine uyum suzlukla gelir. Sırasıyla Taşbaşı formasyonu (az tutturulmuş çakıl,kum) Toklar gölü for masyonu (blok çakıl,kum), Tüf, dasitik, an dezitik lav, karasal ve gölsel kırıntılı kayaç lar ve Miyosenin en üstünde Bazaltlar yer Alır. Üzerine uyumsuz Kuvaterner gelir. Şekil 2 B)Yüksek frekanslı gürültü ler uzaklaştırılarak elde edi len haritaya yatay gradyent t uygulanmış ve ardından Tilt Tilt açısı haritası ve bu hari tanın Analitik sinyali hesap lanarak ‘’ASTA‘’ görüntüsü elde edilmiştir. Çapraz dik dörtgen içerinde kalan alan 3 Boyutlu ters çözümün eşde ğer alanıdır. Beyaz kesik çiz gi her iki harita İçin ortak klavuz çizgidir. Üç boyutlu Gravite ters çözümüası Ortak alan görüntüsüsı Yandaki grafikte kavramsal olarak sıkışabilirlik anlamına gelen (b) değeri (boyutsuz) derinliğe karşı grafiklenmiştir. İlk on kilometrelik bölümde hesaplanan değerin yaklaşık 0.2 lik azalmalarla değiştiği ve yaklaşık km’den sonra (üst kabuk sınırı) 50 km’ye kadar fazla değişim olmadığı gözlenmektedir (Ulugergerli, 2007 ). C) Gravite verileri ile eide edilen asta uygulanmış veri işlem haritasında Naşa fay zonu ve Simav fayı nın kesim yerinde, (Kırmızı kesik çizgiler) kesişimin kapalı bir köşe ya pısı oluşturduğu görülmek tedir. Sari hatlar gravite risi ifade etmektedir. Ger çek topoğrafya rölyefi ile gö Rüntü bindirmesi yapıla Rak Tektonik uyum gözlem lenmektedir. Şekil 3 Simav grabeni aktif fay haritası (Emre vd. 2012) ve yerel Gravite haritası (Demirbaş ve Uslu 1984) Simav Havzasının Anakaya yapısı ve 2b görüntüsü: Şekil 2 de havza rölyefi ve jeolojik birimler görülmektedir. Çevredeki birimlerin, graben içi dolgu birimlerden daha yoğun birimler olduğu görülmektedir. Şekil 3 te Simav grabeninin aktif fayları ve gravite haritası görülmektedir. Simav grabeninin kavramsal modeli ve üzerinde gerçek gravite profili Şekil 4’de görülmektedir. Bu kesitte güneybatı yönündeki, topografik olarak yüksek bloğun, kenarı faylıdır. Kuzeydoğu yönündeki basamak şeklinde faylar ise; Naşa fay zonunu ifade etmektedir. Şekil 4’de Grafikte görülen anomali değerleri, ölçülen gravite değerlerinden türetilmiştir. üst kısımda yaklaşık -55 mgal gravite değerinden -65 mgal’e kadar olan düşüm, fayla uyumlu görülmektedir. Anomali, graben içerisinde neredeyse yatay konuma geliyor. Ardından (muhtemelen bazaltların etkisi ile) yükselerek grabenin karşı kenarında, normal faylanmaların olduğu yerlere paralel, salınımlı anomaliler şeklinde sonlanıyor. Şekil 5’te Gravite profiline yakın konumlu iki boyutlu MT ters çözümü görülmektedir. Şekil 6’ daki Anakaya görüntüsü ile oldukça uyumludur. Çizelge 1-’de 2B ters çözümün 27 iterasyon değeri görülmektedir. D) Odak mekanizması Çözümlerinde depreme neden olan fayın normal fay karakterli oldu ğu görülmüştür. (Seyitoğlu, 1997) Kenar algılama rölyef görüntülerinin çakıştırılması 2012) Moment tensör . Mw=5.83 (Bekler vd., 2011) ırmızı top 19 Mayıs 2011   F) Mt profilinin Simav kesimlerinde gravite ters Çözümünde ki derinlik bil Gisinin 13 – 15km’de teyit Edildiğini görmekteyiz. Yaklaşık km arası altkabuk modellenebilmiştir. Candansayar vd. 2012 D)Kuzey Batı Anadolu kabuk Projesinde sismoloji iş pa ketinde yer alan iki boyut lu sismik hız kesitinde Si mav dolayında km derinlikte üst kabuğa ait düşük Simik hız zonu yer almaktadır. Bu bölge aynı zamanda yüksek b değeri İle tanımlanmaktadır. Yaklaşık K-G yönlü 4 profilde toplam 47 ölçü alınmıştır. Bütün MT istasyonlarında TEM ölçüsü de alınmıştır. MT eğrilerinde sabit kayma düzeltmeleri yapılmıştır. Her profil için tek açı bulan Strike programı kullanılarak, yerelektrik doğrultu açıları bulunmuştur. (Kılıç ve Kaya 2010) Döndürme işlemini TE (elektrik alan jeolojik doğrultuya paralel) ve ona dik TM modları belirlemiştir. Çalışma sahasında bulunan 4 profil için strike açıları sırasıyla MTP4:28.5°,MTP5: 14.6°,MTP6:21.3° ve MTP7:16.5° derece olarak bulunmuştur. (Kılıç ve Kaya 2010) km Candansayar vd.2012   Şekil 10 f) Candansayar vd.2012 MT iki boyutlu kabuk modeli Şekil 10   Tartışma ve sonuçlar: -Simav fayı yaklaşık 205 km uzunluğunda bir fay zonudur. Bu fay zonunu bir tek fay karakteri ile adlandırmak yerine bazı bölümlerdeki baskın bileşenin ifade edilmesi yerinde olur. Paleosismoloji çalışmalarında, açılan hendek yerlerinin belirlenmesinde, çoklu jeofizik kriterler kullanılmalıdır. Çoğu zaman fayın yüzey izlerinin dikkate alındığı çukurlar yerine Jeofizik görüntülerin üzerine oturtulduğu çukurlar sayesinde daha güvenli yer seçimi yapılmış olacaktır. -Gravite ölçümlerinden grabenin bir yarı graben olduğu anlaşılmaktadır. Simav fayının graben içinde normal fay görünümünde olduğu ve kenar algılama proseslerinde Simav Fayı ile yarı grabeni sınırlayan Kb – Gd doğrultulu Naşa Fay zonunun kesiştiği yerde görülen köşe yapısının birçok deprem odağının bulunduğu alan ile örtüştüğü görülmektedir. Bazı yerlerde 1000 – 1200 mt. Anakaya derinliği ve sismoloji ters çözümündeki hız kesitiyle uyumlu km. derinliğinde üst kabuk ara yüzey topoğrafyası görülmektedir. Simav havzası içerisindeki fay hatlarında, son iki yılda meydana gelen depremler, bölgenin tektonik açıdan ne kadar canlı ve tansiyonun ne kadar yüksek olduğunun kanıtıdır. Kütahya fay zonunun holosen aktivesinin incelendiği çalışmada 6.5 büyüklüğünde deprem üretme potansiyelinden söz edilmektedir (Altınok vd., Şekil 10 (d)). Şekil 4 Kavramsal model ve Gravite profili Şekil 5 yakın hattın MT ters çözümü (Kılıç ve Kaya 2010) Havzanın doğusunda güneybatı-kuzeydoğu profilinde, güney kanadın yüksek eğimle inerken, kuzey kanadın simetrik olmadığını ve daha düşük eğimlerle yükseldiği görülmektedir. Kesitte düşey eksen ve yatay eksen farklıdır. Yatay eksen 1:1 olması durumunda, kesitin boyu 56 cm olması gerekmektedir. Bu durumda, şekildeki ondülasyonlar daha düzleşmiş görünecektir (Şekil 6). SİMAV YARI GRABENİ Çalışmanın sonucunda elde edilen 3 Boyutlu Graben Modeli Şekil 6 Anakaya profili (2 Boyutlu ters çözüm) Kaynaklar: Ansari A. H., Alamdar K., A new edge detection method based on the analytic signal of tilt angle (ASTA) for magnetic and gravity anomalies IJST A2: Iranian Journal of Science & Technology., Arısoy, M.Ö., Dikmen, Ü., Potensoft: MATLAB-based software for potential field data processing, modeling and mapping Computer & Geoscience Volume 37 Issue7 July, pages 935 – 942., Bekler T., Demirci A., Özden S., Kalafat D., 2011Simav ve Emet fay zonlarındaki optimum kaynak parametrelerinin analizi 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı ODTÜ ANKARA, Demirbaş Ş., Uslu A., (1984) Kütahya Simav Gravite etüdü MTA derleme rapor no: 8136, Ankara (yayımlanmamış). Doğan,A., Emre Ö Ege graben sisteminin kuzey sınırı : Sındırgı Sincanlı fay zonu Emre Ö., Duman T.Y., Duman Ş., Özalp S., (2012)Türkiye diri fay haritası (yenilenmiş)M.T.A Yayınları., Seyitoğlu, G. (1997) The Simav Graben: An example of young E-W trending structures in the late cenosoic extensional system of western Turkey. TukishJournal of Earth Science vol. 6, , TÜBİTAK MTA, TÜBİTAK, C.Ü., A.Ü., G145 No’lu Tübitak, Maden Tetkik ve Arama Genel müdürlüğü, Sivas Cumhuriyet Üniversitesi, Ankara Üniversitesi İşbirliği Projesi: Kuzeybatı Anadolu Kabuk Yapısının Jeofizik Verilerle Araştırılması Projesi”, , Ankara (MTA Derleme),. Ulugergerli E.U., A. T. Başokur, Seyitoğlu G, Kaya C., Dikmen Ü., Candansayar E.M., 2007 The Geoelectrical Structure of Northwestern Anatolia, Turkey, Pure and Applied Geophysics, 164, 1–28 Katkı Belirtme: Çalışmada kullanılan veriler MTA Genel Müdürlüğüne aittir. Destekleri için teşekkür ederim.