Deprem Verileri ile Marmara Bölgesi Kabuk Yapısının Sismik Kırılma Prensibinden Yararlanılarak İncelenmesi
Lisans Tezi – Emre ALAN
İstanbul Üniversitesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü – 2009
İçerik
1. GİRİŞ ………………………………………………………………………………………………… 3
1.1. İnceleme Alanının Tanıtımı ………………………………………………………………… 4
1.2. Çalışmanın Amacı …………………………………………………………………………….. 4
1.3. Materyal ve Yöntem ………………………………………………………………………….. 4
2. SİSMİK DALGALAR ………………………………………………………………………….. 8
2.1. Cisim Dalgaları ………………………………………………………………………………… 8
2.1.1. P Dalgası ……………………………………………………………………………………… 8
2.1.2. S Dalgası ……………………………………………………………………………………… 9
2.2. Yüzey Dalgaları ……………………………………………………………………………….10
2.2.1. Rayleigh Dalgası……………………………………………………………………………10
2.2.2. Love Dalgası…………………………………………………………………………………11
2.3. Tabakalı Ortamlarda Işın Yolları …………………………………………………………12
2.3.1. Huygens Prensibi …………………………………………………………………………..12
2.3.2. Fermat Prensibi ……………………………………………………………………………..13
2.3.3. Yansıma (Refleksiyon) …………………………………………………………………..13
2.3.4. Kırılma (Refraksiyon) …………………………………………………………………….15
2.3.5. Snell Yasası ………………………………………………………………………………….18
2.3.6. Kritik Kırılma ……………………………………………………………………………….19
3. YER İÇİNİN SİSMİK DALGALAR YARDIMIYLA KEŞFİ ……………………..21
3.1. Yerküre’nin İç Yapısı ………………………………………………………………………..22
3.2. İç Çekirdeğin Aydınlatılması ………………………………………………………………24
3.3. Yer İçi Sismik Dalga Fazları ………………………………………………………………26
3.4. Kabuk Fazları …………………………………………………………………………………..30
3.4.1. Tek Tabakalı Kabuk Modeli ……………………………………………………………31
3.4.2. İki Tabakalı Kıtasal Kabuk Modeli …………………………………………………..32
3.4.2.1. Kaynağı Üst Kabuk İçinde Olan Sismik Dalga Fazları ………………………32
3.4.2.2. Kaynağı Alt Kabuk İçinde Olan Sismik Dalga Fazları ………………………33
3.4.2.3. Kaynağı Üst Manto İçinde Olan Sismik Dalga Fazları ………………………34
4. KABUK İÇİ FAZLARIN SEYAHAT ZAMANLARI ……………………………….36
4.1. Pg ve Sg Sismik Dalga Fazlarının Seyahat Zamanları ……………………………..37
4.2. Pn ve Sn Sismik Dalga Fazlarının Seyahat Zamanları ……………………………..37
4.3. Karakteristik Eğriler ………………………………………………………………………….38
5. TEK TABAKALI KABUK MODELLERİNİN KURULMASI ……………………40
5.1. Modelin Belirlenmesi ve Varış Zamanların Hesaplanması ……………………….40
5.2. Hesaplanan ve Ölçülen Varış Zamanlarının Karşılaştırılması ……………………42
6. MARMARA BÖLGESİ’NİN KABUK YAPISI………………………………………..45
6.1. Marmara Bölgesi’nde Seçilen Profiller …………………………………………………45
6.1.1. I. Profil ………………………………………………………………………………………..46
6.1.2. II. Profil ……………………………………………………………………………………….62
6.1.3. III. Profil ………………………………………………………………………………………70
6.1.4. IV. Profil ……………………………………………………………………………………..78
6.2. Profillerin İncelenmesi Sonucu Elde Edilen Bulgular ……………………………..86
7. TARTIŞMA VE SONUÇLAR ……………………………………………………………….87
KAYNAKLAR ………………………………………………………………………………………….88
Bu çalışma boyunca sismik dalgaların yer içinde yayınım prensiplerinden yararlanılarak Marmara Bölgesi’nin kabuk ve hız yapısı hakkında bilgi sahibi olunmaya çalışılmıştır. Ele alınan 4 ayrı profilde elde edilen hız ve kabuk kalınlığı bilgilerinin birbirleriyle uyum içinde olduğu net bir şekilde görülmektedir.
Profillerin irdelenmesi neticesinde, depremler ile elde edilen doğal sismik verilerin Conrad Süreksizliği’ni tanımlamaya yeterli olmadığı görülmüştür. Bu anlamda granitik kabuk ve eğer varsa bazaltik kabuk arasında belirgin bir akustik empedans farkının olmadığı söylenebilir. Çünkü sismik kırılma prensiplerine göre yapılan varış zamanı okumalarında, sismik kırılma izlerinde muhtemel bazaltik kabuktan kaynaklanan bir kırılma izi görünmemektedir. Conrad Süreksizliği’ndeki belirsizliğe karşı Moho süreksizliği sismik kırılma izlerine bakılarak net bir şekilde ayırt edilebilmektedir.
Marmara Bölgesi için kabuk kalınlığı (Moho derinliği) ortalama 32 km olup, bu kalınlığın kuzeye ve doğuya gittikçe arttığı görülmektedir. Kabuktaki P dalgası hızı 5.8 – 6 km/sn arasında değişmekte, Üst Manto’nun hemen üst kısmında ise P dalgası hızı 7.5 – 7.7 km/sn arasında değişmektedir. S dalgasının ise kabuktaki hızı 3.3 – 3.5 km/sn arasında değişirken, kabuğun hemen altında Üst Manto’daki hızı 4.3 – 4.5 km/sn arasındadır.
Bir yanıt bırakın