Jeoloji Uygulamalı Sismoloji - 2 Sismik Dalgalar Hat rlama Ö rnekleme Aral ğ (Sampling Frequency) 1 saniye 0.1 saniye Ö rnekleme Aral ğ 50 HzSismik Dalgalar Hat rlama Cisim Dalgalar Deprem Oda ğ ndan uzakl k (km) S e y a h a t Z a m a n ( d a k . ) Sismik Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar 103 o Cisim Dalgalar S- dalgalar deprem oda ğ ndan belli uzakl klarda • herzaman kaybolurlar m ? Niye kaybolurlar? • Manto (Kat ) D ş Ç ekirdek (S v ) S- Dalgas G Ö LGE ZONU Hat rlama P- Dalgas G Ö LGE ZONU 143 o 105 oSismik Dalgalar Hat rlama İ leriye do ğ ruSismik Dalgalar Hat rlama İ leriye do ğ ruİ leriye do ğ ru Geriye do ğ ru Sismik Dalgalar Hat rlamaİ leriye do ğ ru Geriye do ğ ru İ leriye do ğ ru Gölge Zonu Sismik Dalgalar Hat rlamaGeri giden Grup İ lerleyen Grup P PcP PKP Gölge Zonu İ lerleyen Grup İ lerleyen grup Geriye giden grup İ lerleyen grup Gölge Zonu Sismik Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Hat rlama D ş Ç ekirdek İ ç Ç ekirdek Manto • Bas n ç ve s cakl k derinlere do ğ ru artar. • Bu iki parametre sismik h zlar ü zerinde ters etkiye sahiptir. • Sismik h zlar derinlkle artar (artan bas n ç etkisi)Sismik Dalgalar Hat rlama • Mantoda ve İ ç ç ekirdekte, cisim dalgalar n n h zlar derinlikle artar dolay s yla ş nlar normalden uzakla şarak yay n rlar. • Manto-D ş ç ekirdek (s v ) s n r nda sismik h zlarda ki azal ş ş nlar n normale do ğ ru b ü k ü lerek i ç ç ekirde ğ e do ğ ru k r lmalar na neden olur.Bir y ü zey dalgas n n izledi ğ i yol b ü y ü k bir dairedir. Y ü zey dalgalar n n h z cisim dalgalar ndan daha d üşü kt ü r ve bu nedenle de cisim dalgalar ndan sonra var rlar. Ba şl ca iki t ü r Y ü zey Dalgas vard r; Love Dalgas 1. 2. Rayleigh Dalgas Deprem Oda ğ Sismometre Yer y ü zeyine yak n yay n rlar Sismik Dalgalar Hat rlama Y ü zey Dalgalar Y ü zey Dalgalar Derinlik z Y ü zey dalgalar yer y ü zeyine yak n yay n rlar Y ü zey dalgalar n n genlikleri derinlikle eksponensiyel olarak azal r Sismik Dalgalar Yani karakteristik n ü fus etme derinli ğ indeki genlik y ü zeydeki genli ğ in yakla ş k yar s d r. Karakteristik n ü fus etme derinli ğ i Y ü zeyde ki Genlik Hat rlamaŞ ekilde h z de ğ i şmeyen bir ortamda ilerleyen y ü zey dalgalar n n genliklerinin zamanla de ğ i şimleri g ö r ü lmektedir. Uzakl k (m) D e r i n l i k ( m ) Y ü zey Dalgalar Y ü zey Dalgalar Sismik Dalgalar Y ü zey dalgalar yerin • y ü zeyi boyunca yay nan dalgalard r. Genlikleri y ü zeyde ç ok • b ü y ü k olabilir fakat derinlikle ters orant l olarak derinlik artt k ç a azal r. Bununla beraber Y ü zey • dalgalar genlikleri kaynaktan uzakla şt k ç a cisim dalgalar nda g ö zlenenden daha yava ş olarak s ö n ü mlenirler. S- dalgalar ndan daha • yava ş bir h zla yay n rlar. Hat rlama Y ü zey Dalgalar Sismik Dalgalar Love Dalgas Rayleigh Dalgas Dalga yay n m y ö n ü Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Love Dalgalar Love Dalgalar ı sadece yay ı n ı m do ğ rultusuna dik yatay bile ş ene sahiptir. Tamam ı yla S-tipi dalgalard ı r. SH dalgalar ı n ı n yüzeyde ard ı ş ı k yans ı malar ı ndan ve dolay ı s ı yla dönü ş ümünden olu ş ur ve tabakal ı bir ortam olmas ı gerekir Genlikleri derinlik artt ı kça üstel olarak söner. Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Rayleigh Dalgalar Genlikleri derinlik artt ı kça üstel olarak söner. Sismometre Par ç ac k hareketi retrograde elips ( Ö ne-Yukar -Geriye-A şa ğ ya hareket) E ğ er y ü zey dalgas d üş ey bile şene sahipse mutlaka Rayleigh dalgas d r. D üş ey ve boyuna (Longit ü dinal veya Radyal) bile şen P- ve SV dalgalar n n kombinasyonu Deniz dalgalar na benzer. Tabakal ortam gerekli de ğ ildir Hat rlama Y ü zey Dalgalar Rayleigh Dalgalar ’n n par ç ac k hareketi Ö rn: T = 20s. V = 4 km/s. >>> Dalga Boyu = 80 km. (Litosferik kal nl k) Karakteristik n ü fusetme derinli ğ i y ü zey dalgas n n Dalga Boyu ile orant l d r . Genlikleri derinlik artt ı kça üstel olarak söner. Daha b ü y ü k dalga boylu Rayleigh dalgas daha derine n ü fus eder . Retrograde elips (Geriye do ğ ru giden elips) Yuvarlanan y ü zey dalgas Sismik Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Hat rlama Love Dalgalar ı Dü ş ey Radial Transverse Rayleigh Dalgalar ı January 26, 2001 Gujarat, India Earthquake (Mw7.7) Japonyada 57 o (6300 km) uzakl ı kta elde edilen sismogram Sismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Kaynak Dü ş ey Al ı c ı Love ve Rayleigh Dalga hareketlerinin Geometrisi ! ! Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar 112 km uzakl ktaki bir depremin 3-bile şen geni ş band kay tlar ve 3 d ü zlemde ki (N-E, Z-N ve Z-E) Rayleigh dalgalar n n par ç ac k hareketleri Hat rlamaSismik Dalgalar P, S, LQ ve LR dalgalar n n par ç ac k hareketleri (k üçü k oklar) ve yay n m do ğ rultular (b ü y ü k ok). Yay n m h zlar nda ki farkl l klar ndan dolay sismogramlarda da ayn s ra ile g ö r ü n ü rler yani en ö nce P sonra S sonra LQ ve en sonra da LR al c lara ula ş r. Hat rlama Y ü zey DalgalarSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Hat rlamaSismik Dalgalar Y ü zey Dalgalar Hat rlamaBas ı nç Dalgalar ı (Cisim Dalgalar ı ) Kesme Dalgalar ı Yüzey Dalgalar ı Sismik Dalgalar Hat rlamaRef: EASA-130 Seismology and Nuclear Explosions Sismik Dalga Tipleri Y ü zey Dalgalar B ü y ü k genlik * Uzun dalgaboyu * Ç ok geni ş bir frekans * band Yava ş seyahat etme * Derin depremlerde * olu şmazlar Cisim Dalgalar K üçü k genlik * K sa dalga boyu * Dar bir frekans * band Daha h zl seyahat * etme Her t ü r depremde * olu şurlarSismik Dalgalar I ş n Yolu – Sismik dalgan n yay nd ğ y ö nde kaynaktan ba şl yarak ç izilen do ğ rudur. Verilen bir dalga i ç in sonsuz say da ş n yolu vard r. Dalga Cephesi – Ayn zamanda ayn hareketi yapan dalga par ç ac klar n n pozisyonlar n n birbirine ba ğ lanmas d r. Ş ekilde g ö r ü ld ü ğ ü gibi dalga cephesi bir daire olu şturmaktad r ve bu cephe dalga par ç ac klar n n belli bir anda ki en b ü y ü k genlikleri (pozitif veya negatif) birbirine ba ğ lar. Uzakl k (m) D e r i n l i k ( m ) Dalga cephesi ve I ş n yolu Dalga cephesi Uzakl k D e r i n l i k I ş n yolu Hat rlamaSismik Dalgalar Dalgalar ve Tabaka S n rlar Uzakl k D e r i n l i k D e r i n l i k 50 ms Uzakl k D e r i n l i k 25 ms 75 ms Uzakl k D e r i n l i k Model : (1) D üşü k h zl tabaka y ü ksek h zl tabaka alt nda 150 m derinlikte bir s ü reksizlik Ö nemli Ç kar mlar: K r lan dalgay tan mlayan dalga cephesi hala bir daire şeklindedir fakat bu dairenin merkezi direk dalgan n ki gibi ‘kaynak’ de ğ ildir. Yani yar ç ap de ğ i şmi ştir. K r lan dalgan n dalga boyu direk dalgan n dalga boyundan ç ok daha k sad r. Bu dalga cephesinin e ğ riselli ğ indeki de ğ i şim, dalgan n yay n m y ö n ü n ü belirleyen ş nlar n s ü reksizli ğ i ge ç erken y ö n ü n ü de ğ i ştirmesi demektir. I ş n y ö n ü nde ki bu de ğ i şim Snell Kanunu olarak tan mlan r. Hat rlamaUzakl k D e r i n l i k Sismik Dalgalar Ö nemli Ç kar mlar (Devam): Yer y ü zeyindeki bir sismograf istasyonunda yer hareketi kaydedildi ğ inde iki ö nemli dalga g ö r ü l ü r; İ lki, b ü y ü k genlikli Direk Dalga ’d r. İ kinci olarak, bir zaman sonra, daha k üçü k genlikli Yans yan Dalga’ lard r. Bu dalgalar n var şlar aras nda ki zaman farkl l ğ ; Deprem kayna ğ n n uzakl ğ na • Dalga h z na • S ü reksizli ğ in derinli ğ ine ba ğ l d r. • Var ş zamanlar aras nda ki bu zaman farkl l klar yer alt yap lar n n ortaya ç kar lmas nda ö nemli rol oynarlar. Genel olarak, bir P-dalgas bir s ü reksizli ğ e ç arpt ğ nda sadece yans yan ve k r lan P- dalgalar de ğ il ayn zamanda yans yan ve k r lan S-dalgalar da ü retir. Tersine olarak bir S-dalgas da yans yan ve k r lan P-dalgalar ü retir. P-den S-dalgas na ve S-dalgas ndan P- dalgas na olan d ö n üşü mler dalga d ö n üşü m ü olarak adland r l r. Dalgalar ve Tabaka S n rlar Hat rlamaDirek Yans yan K r lan Uzakl k D e r i n l i k Sismik Dalgalar Ö nemli: Y ü ksek h zl tabakan n daha d üşü k h zl bir tabaka ü zerinde olmas durumunda, şekilde g ö r ü len dalgalardan sadece direk gelen dalgalar ve yans yan dalgalar sismogramlarda kay t edebiliriz. Bu durumda, asla k r lan dalgalar sismogramlarda g ö remeyiz . Çü nk ü k r lan dalgalar normale yakla şarak derinlere do ğ ru yay n rlar ve asla y ü zeye d ö nmezler. Dalgalar ve Tabaka S n rlar Hat rlamaUzakl k D e r i n l i k D e r i n l i k D e r i n l i k Sismik Dalgalar Dalgalar ve Tabaka S n rlar Model: (2) Y ü ksek h zl tabakan n d üşü k h zl tabakan n alt nda olmas durumu 0 ms dan yakla ş k 70 ms’ye kadar dalga ü st tabakada yay n r.70 ms’den sonra dalga s ü reksizli ğ e ula ş r ve ö nceki durumda oldu ğ u gibi dalga enerjisinin bir k sm s ü reksizlikte k r larak y ü ksek h zl tabakaya ge ç er ve di ğ er bir k sm da ayn tabaka i ç inde yans yarak yay n ma devam eder. Burada da ö nceki modelde oldu ğ u gibi benzer bir dalga cephesi g ö r ü lmektedir. Arada ki fark; K r lan dalgalar n e ğ riselli ğ i ve dalga boyunun direk dalgalar n ve yans yan dalgalar nkilerden farkl olmas d r. Hat rlamaUzakl k D e r i n l i k D e r i n l i k D e r i n l i k D e r i n l i k 50 ms D e r i n l i k 25 ms Uzakl k D e r i n l i k 75 ms Sismik Dalgalar Dalgalar ve Tabaka S n rlar Bu durumda, sismik ş n n Snell Kanunu’na g ö re s ü reksizlikte normalden uzakla şarak yay nmas nedeniyle k r lan dalga cephesi direk dalga cephesinden daha e ğ riseldir. Çü nk ü tabaka s n r nda h zlar n artmas nedeniyle k r lan dalga, y ü ksek h zl tabaka i ç inde, direk ve yans yan dalgalar nkinden daha uzun dalga boyuna sahiptir. Hat rlamaSismik Dalgalar Dalgalar ve Tabaka S n rlar E ğ er dalgalar n ilerlemesini izlersek k r lan dalga ile ilgili ilgin ç bir olay geli şir. K r lan dalga s ü reksizlik boyunca ilerlerken Ba ş Dalgas (head wave) denen yeni bir dalga tipi ü retir. Ö nce ki modelde bu dalga tipi asla olu ş maz. Ba ş dalgalar direk dalgalardan daha uzun bir yol almas na ra ğ men, belli bir uzakl ktan sonra , daha y ü ksek h zl tabaka i ç inde yol ald ğ ndan sismogramlarda direk dalgalardan daha ö nce g ö r ü n ü r. Sin i 1 / V 1 = sin i 2 / V 2 Yukar da ki Snell Kanunu ifadesinde i 1 a ç s n kritik a ç (i c ) ile yer de ğ i ştirildi ğ inde i 2 a ç s 90 o olur. Bunun anlam Ba ş dalgas derinlere n ü fus etmeden s ü reksizlik boyunca yay n r. Hat rlamaSismik Dalgalar Hat rlama D üşü k h z tabakal bir ortamda ş nlar ve seyahat zamanlar Vo > V 1 < V 2 < V 3Sismik Dalgalar Dalga D ö n üşü m ü K r lan “ S ” K r lan “ P ” Yans yan “ S ” Yans yan “ P ” Gelen “ P ” Dalga d ö n üşü m ü sismoloji’ye ö zg ü bir olayd r. Ne ses ne ş k ve ne de su dalgalar i ç in b ö yle bir ö zellik yoktur. Bu ö zellik, elastik dalgalar n s ü reksizlikleri ge ç erken neden oldu ğ u bir ö zelliktir. Bir a ç (incident angle) ile s ü reksizli ğ e ç arpan bir P-dalgas sadece s k ş ma (compression) de ğ il ayn zamanda makaslamaya (shear) da neden olur . Ayn ş ekilde SV-dalgas da bir a ç ile s ü reksizli ğ e geldi ğ inde yans yan ve k r lan P- ve SV-dalgalar olu ş turur. Ancak, bir SH-dalgas bu durumda sadece yans yan ve k r lan SH dalgalar olu ş turur. P-dalgas normal a ç ile (90 o ) s ü reksizli ğ e geldi ğ inde sadece yans yan ve k r lan P-dalgalar olu ş turur. Bu d ö n üşü mler karma ş k bir duruma neden olmas na kar ş n sismoloji bilimi sayesinde bu durum avantaja ç evrilir. Hat rlama gelen Dalga D ö n üşü m ü sin i / v p1 = sin j / v s1 = sini ´ / v p2 = sin j ´ / v s2 Snell Kanunu gelen, yans yan ve k r lan ş nlar n a ç lar n belirler Gelen SH SH SV P SV SV P SH K r lan Yans yan K r lan Yans yan Sismik Dalgalar Hat rlamaSabit h ı zl ı tabakal ı ortamda dalga yay ı n ı m ı 1 V 2 V 3 V 1234 VVVV ? ? ? 4 V Sismik Dalgalar Hat rlama1234 VVVV ? ? ? Sabit h ı zl ı tabakal ı ortamda dalga yay ı n ı m ı Sismik Dalgalar Hat rlama 1 V 2 V 3 V 4 V1 V 2 V 3 V Sonuç olarak, ….. 1234 VVVV ? ? ? 4 V Sabit h ı zl ı tabakal ı ortamda dalga yay ı n ı m ı Sismik Dalgalar Hat rlama1 V 2 V 3 V ………...ard ı ş ı k k ı r ı lmalardan sonra, 1234 VVVV ? ? ? 4 V Sabit h ı zl ı tabakal ı ortamda dalga yay ı n ı m ı Sismik Dalgalar Hat rlama1 V 2 V 3 V …………………………………………. I ş ı nlar yeryüzeyine geri dönerler 1234 VVVV ? ? ? 4 V Sabit h ı zl ı tabakal ı ortamda dalga yay ı n ı m ı Sismik Dalgalar Hat rlamaSabit-h ı zl ı tabakalara kar ş ı l ı k h ı z gradienti olan tabakalarda ki ı ş ı n yay ı n ı m ı aras ı ndaki fark “Her tabaka ı ş ı n yolu boyunca ı ş ı n ı büker.” 1 V 1 V 10 mZ VV ? ? constant 1 V ? Sismik Dalgalar Hat rlama