LEE- Jeofizik Mühendisliği Lisansüstü Programı

Bu topluluk için Kalıcı Uri

http://hdl.handle.net/11527/19323

Gözat

Konu "Gravite" ile LEE- Jeofizik Mühendisliği Lisansüstü Programı'a göz atma
  • Öge
    Elazığ - Sivrice ve Gezin civarının yeraltı yapısının gravite verileri kullanılarak modellenmesi
    (Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, 2024-03-27) Aydın, Nedim Gökhan ; İşseven, Turgay ; 505172402 ; Jeofizik Mühendisliği
    Doğu Anadolu Fay Zonu, Anadolu Levhası ile kuzeye doğru hareket eden Arap Levhası'nın çarpışmasıyla gelişmiş sol yanal doğrultu atımlı fay zonudur. Karlıova Üçlü Eklemi'nden başlayarak batı-güneybatı yönünde Kahramanmaraş'a ilerleyen ve buradan itibaren güney-güneybatıya doğru Hatay dolaylarında Ölüdeniz Fay Zonu ile birleşir. Fay zonu üzerinde geçmişte pek çok yıkıcı deprem meydana gelmiştir. Fay zonunun üretebileceği deprem potansiyelini gözler önüne seren en yakın örnek 6 Şubat 2023 tarihinde gerçekleşen Kahramanmaraş depremleridir. Doğrultu atımlı faylar üzerinde gelişen pek çok tektonik ve jeomorfolojik yapı bu fayların doğasına ve karakterine dair önemli ipuçları sunmaktadır. Fayların güzergahları boyunca oluşmuş büklümler, bindirmeler, çek-ayır havzalar gibi süreksizlik noktaları genellikle fay segmentlerinin sınırları olarak tanımlanır. Dolayısıyla söz konusu segment sınırları, doğrultu atımlı faylar üzerinde stresin en yoğun biriktiği bölgelerdir. Bu süreksizlik yapılarından biri olan çek-ayır havzalar, fayda meydana gelmiş bir sıçrama neticesinde oluşmuş genişleme bölgelerinde normal faylarla çevrelenen çukurluk bölgeler halinde şekillenir. Boyutları onlarca kilometreyi bulabilen havzayı sınırlayan faylar buradaki sıçramayı aşana kadar gelişimini sürdürür ve sonra atımlar ve morfolojik süreçler ile birlikte yavaşça yok olmaya başlarlar. Diğer bir deyişle çek ayır havzaların gelişiminin hangi aşamasında oldukları ile bulundukları bölgedeki stres birikimleri arasında bir ilişki olmalıdır. Bu tez çalışmasında Elazığ'daki Hazar Gölü ve civarında Doğu Anadolu Fay Zonu'nun yerel segmentleri üzerinde gelişmiş çek-ayır havzanın yanal sınırlar ve taban kaya derinliklerinin üç boyutlu geometrisi belirlenmeye çalışılacaktır. Söz konusu havzanın büyük ölçüde göl ve akarsu çökelleri ile dolu olması tabanı oluşturan ofiyolitik ve metamorfik taban kayalar ile belirgin bir yoğunluk kontrastı oluşturmakta ve bu nedenle gravite yönteminin kullanılması için elverişli hale getirmektedir. Ancak, Hazar Gölü ve çevresinde mevcut gravite verileri örnekleme aralığının çok geniş olması ve verilerin büyük kısmının interpolasyon ile doldurulmuş olması dolayısıyla havza modellemesi yapılabilmesi için yeterli çözünürlüğe sahip değildir. Söz konusu veri açığının kapatılması ve buradaki çek-ayır havzanın gravite yöntemi ile modellenmesi bu tez çalışmasının birincil amacıdır. Gravite verilerinin modellenmesi için çeştili yaklaşımlar mevcuttur. İki boyutlu kesitlerin modellenmesine yaygın olarak kullanılan bir yöntem olan Talwani yöntemi yeraltı yapılarının geometrilerinin tanımlanarak düz çözüm yoluyla bu yapıların geometrilerinin belirlenmesi şeklinde çalışır. Aynı yaklaşım üç boyutlu ortamlarda da çalışıyor olsa da yeraltındaki yapıların çok sayıda küçük modelleme elemanları ile ifade edildiği iteratif yöntemler daha sık kullanılmaktadır. Bu yöntemlerden biri Cordell-Henderson prizmalara ayırma yöntemi olup, yeraltındaki yapıların aynı genişlikte düşey dikdörtgen prizmalardan oluştuğu varsayılarak her bir prizmanın bir referans derinliğinden itibaren yüksekliklerinin hesaplanması ile çalışır. Gravite verileri gridlendiğinde veri noktaları arasındaki mesafe homojen olacağından modelleme elemanlarının geometrilerinin denk olması pratiklik sağlamaktadır. Ancak, sahada toplanan verilerin çoğunlukla muntazam bir karelaj izlemesi mümkün olmadığından, çalışılan saha içerisinde toplanan gravite verileri noktalarının dağılımları da homojen olmayacaktır. Bu durum interpolasyonla doldurulan sanal veri bölgelerine sebebiyet vereceği gibi, uygun seçilmeyen prizma genişlikleri dolayısıyla veri bulunmayan bölgeler için fazladan hesaplama yapılmasına da neden olabilmektedir. Söz konusu problemlere çözüm üretebilmek adına tez çalışması kapsamında alternatif bir modelleme yaklaşımı arayışına gidilmiş ve veri sıklığına duyarlı şekilde modelleme elemanı boyutlarının değiştiği bir modelleme yaklaşımı geliştirilmiştir. Cordell-Henderson yönteminde olduğu gibi yine prizmaların yüksekliklerinin değiştirilmesi ile iteratif olarak hesaplama yapılabilen yöntem modelleme elemanı sayısını veri sayısına göre ayarladığından gereksiz hesaplamalardan kaçınmakta ve çok daha hızlı ve tutarlı sonuçlar üretebilmektedir. Yöntem tez çalışması içerisinde "Düşey Prizmatik Polihedronlara Ayırma" olarak isimlendirilmiştir. Gerekli ön çalışmaların ve planlamaların tamamlanmasının ardından Hazar Gölü'nün batısındaki Sivrice ilçesi ile doğusundaki Gezin ilçesi dolaylarında saha çalışması yapılarak yeni gravite verileri toplanmıştır. Her iki ilçenin çevresinde ortalama 500 metre aralıklı dağınık noktalar şeklinde 300'e yakın noktada ölçümler yapılarak toplamda 600 noktaya yakın yeni veri elde edilmiştir. Sahaya ait önceki verilerde görülemeyen pek çok yapının gravite anomalileri elde edilmekle kalınmamış, aynı zamanda bölgedeki verilerin çözünürlükleri de en az beş katına çıkarılmıştır. Gerekli düzeltme ve indirgemelerin uygulanmasının ardından her iki çalışma sahası için ayrı ayrı Bouguer gravite anomalileri üretilmiş ve böylelikle yeraltı yoğunluk dağılımları, dolayısıyla da havzanın geometrisi ile ilgili yorumlama yapılabilecek haritalar çizilmiştir. İlk bulgular havza derinliğinin Gezin'den Sivrice'ye göre çok daha yüksek olduğu ve geçmiş verilerde seçilemeyen havza sınırlarının yeni veriler ile belirgin bir şekilde görülebildiği şeklindedir. Havzanın yanal sınırlarının izlenebilmesi için verilere ayrı ayrı yatay türevlerin genliği, analitik sinyal, tilt açısı gibi yaygın kullanılan sınır analizi teknikleri ile birlikte yakın zamanda geliştirilip yayına dönüştürülen (Aydın ve İşseven, 2023) Kayan Ortalama Farkları sınır analizi yöntemi de uygulanmıştır. Tüm yöntemlerden elde edilen sonuçlar daha sonra ampirik bir yaklaşım ile birleştirilerek havza sınırlarını işaret etmesi en muhtemel hatlar belirlenmiştir. Yanal sınırların belirlenmesinin ardından havzanın her iki sahasının altındaki geometrisinin belirlenmesi için uygulanacak ilk yöntem olan düşey prizmatik polihedronlara ayırma yöntemine geçilmiştir. Üretilecek olan modellerin düşey derinlik limitleri 350 metre ve 50 metre olarak belirlenmiş, her bir modelleme elemanının yoğunluk kontrastı aynı, sabit ve 0.2 g/cm3 olarak tanımlanmıştır. Her iki saha için de toplamda 5 iterasyon yapılarak modeller üretilmiş, modellerden hesaplanan gravite anomalileri ile gözlenen gravite anomalileri arasındaki RMS uyumsuzluğu 0.1 mGal'in altında bulunmuştur. Gezin sahasındaki havza derinliği (ortalama 200-250 metre arası) gravite anomalilerini destekler şekilde Sivrice'dekine (100-150 metre arası) kıyasla çok daha yüksek çıkmıştır. Bir sonraki adımda gravite anomalileri üzerinden kesitler alınarak Talwani yöntemi ile iki boyutlu modelleme yapılmıştır. Bu amaç doğrultusunda yeni verilerin toplandığı bölgelere odaklanan toplamda 16 kesit belirlenmiştir. Kesitlerin bulunduğu doğrultularda karşılaşılan jeolojik birimler tespit edilerek modelleme ortamına aktarılmıştır ve herbirine farklı yoğunluk kontrastı değerleri atanmıştır. Jeoloji haritasıyla uyumlu olacak şekilde her kesit düz çözüm ile ayrı ayrı modellenmiş ve 0.1 mGal RMS uyumsuzluğu hedeflenmiştir. Modellemede kullanılmak üzere hazırlanan yazılım, içerisine tanıtılan jeolojik birimlerin geometrilerinin el ile çizilmesine ve gerektiğinde Monte Carlo yöntemi ile modelin detaylı düzeltmelerinin yapılmasına imkân vermektedir. Kesitlerin modellemesinin tamamlanmasının ardından üretilen model geometrileri üç boyutlu eksen üzerine aktarılarak iki-buçuk boyutlu model görüntüleri elde edilmiştir. Ardından her bir yapı bu üç boyutlu ortamda interpole edilerek üç boyutlu blok modeller haline getirilmiştir. Bu yaklaşım kullanılarak Sivrice'de gnays, levha-dayk karmaşığı ve bazaltlardan oluşan temel kaya geometrisi ile Gezin'de ofiyolitlerden oluşan havza tabanının üç boyutlu görüntüleri üretilmiştir. Tez kapsamındaki son çalışma olarak Sivrice ve Gezin sahaları için üretilen taban modelleri, Hazar Gölü'nün altında göl batimetrisiyle uyumlu bir geometriye sahip olduğu varsayılan bir yüzey ile birleştirilerek tüm havzanın üç boyutlu görüntüsü elde edilmiştir. Üretilen model sahada varlığı bilinen faylarla ve ortamın rölyefiyle uyumlu olup, evrimini tamamlama aşamasında olan bir çek-ayır havzayı işaret etmektedir. Ortamdaki faylar ve derinliklerin ortalama dağılımları kullanılarak yapılan bir yorumlama ile havzanın farklı bölgelerinde meydana gelmiş atım miktarları da tespit edilmiştir. Çalışmanın tamamlanmasıyla havza taban kaya geometrisi ve DAFZ'nin bölgedeki etkileri ile ilgili belirgin ve çarpıcı sonuçlar elde edilmiştir. a) Havzanın Sivrice'deki batı sınırı Hazar Gölü'ne oldukça yakındır ve bunun muhtemel nedeni taban kayadaki değişim ile birlikte Doğu Anadolu Fayı'nın yan kollarının ana fay koluna bu bölgede bağlanıyor olmasıdır. b) Gezin'deki doğu sınır ise gölden çok daha geride olan Kartaldere'den daha doğuya uzanmaktadır. c) Gezin'deki taban derinliği Sivrice'dekinden çok daha fazladır. Bu durum aynı zamanda Gezin'de biriken sediman miktarının daha yüksek olduğu anlamına gelmektedir. d) Hazar Gölü'nün doğu kenarındaki derin havza yapısı göl tabanının asimetrik bir şekle bürünmesine neden olmaktadır. Gezin'deki sediman kalınlığının fazla olduğu göz önüne alındığında bu derin yapının aslında Gezin'in altına doğru devam ettiği çıkarımı yapılmaktadır. e) Sivrice tarafından göl içerisine akarsular aracılığıyla aktif olarak sediman taşınımı olduğu, Gezin tarafındaki akarsuların göle ulaşamadığı, Gezin'deki sediman kalınlığının birincil nedeninin bu olduğu çıkarımı yapılmıştır. f) Çalışmanın en sonunda üretilen blok modelde Doğu Anadolu Fayı'nın göl içerisindeki sıçramayı ve dolayısıyla çek-ayır havzayı tek parça olarak yarıp geçtiği ve çalışma sahası boyunca farklı miktarlarda atımın izlerini bıraktığı görülmüştür. Buna göre en yüksek atım Gezin tarafında olup 9 kilometrenin üzerindedir. Sivrice'deki atım 6 kilometre civarındadır. Göl içerisinde ise doğuda 3 kilometre, batıda 2 kilometre civarında atım mümkün görünmektedir. g) Doğu Anadolu Fayı'nın bölgeden tek parça halinde geçiyor olması burada bir segment sınırı olarak tanımlanan Hazar Gölü'nün artık bir süreksizlik olmadığını ve burada birikmesi beklenen stresin yan segment sınırlarına aktarıldığını göstermektedir. Bu durum özellikle üzerinde bir sismik boşluk olduğu bilinen Pütürge Segmenti için kritik önem arz etmektedir. Yapılan tüm çalışmalar bölgede varlığının son dönemlerinde olan çek-ayır havzanın geometrisini göstermekle kalmamış, bu gibi yapıların fay karakteri ile ilgili verdiği ipuçlarına dikkat çekerek bölgenin jeofizik önemini vurgulamıştır.