Jeoloji Uygulamalı Sismoloji - Kabuk ve Yeriçi Sismik Dalga Farzları 1 - bölüm 1 Uygulamal Sismoloji Kabuk ve Yeri ç i Sismik Dalga FazlarSismik Dalgalar YER İ N YAPISISismik Dalgalar Yerin d ş k sm n olu şturan ve yakla ş k 100 km derinli ğ e • kadar uzanan kat kesim (Litosfer), nispeten ak c ve plastik ö zellikteki Astenosfer ü zerinde s ü rekli hareket halindedir . Litosfer, levha olarak adland r lan irili ufakl bir ç ok • par ç ac ktan olu şmu ştur. Sismik Dalgalar LitosferD ü nyan n kat olan en ü st katman elastik haldeki L İ TOSFER dir. Daha altta ise plastik haldeki ASTENOSFER vard r. KONVEKS İ YON AKIMLARI Yerin derinliklerinde radyoaktif bozunma ile ortaya ç kan enerji konveksiyon ak mlar ile yava ş bir ş ekilde yukar ya ta ş n r. Bunun sonucunda Astenosfer yava ş bir ş ekilde hareket eder. Bu hareket Astenosfer ü zerinde y ü zmekte olan litosferi hareket ettirir.L İ TOSFER konveksiyon hareketleri nedeniyle ASTENOSFER ü zerinde farkl y ö nlerde hareket eden par ç alardan (LEVHA) olu şurKONVEKS İ YON LEVHALARI HAREKET ETT İ R İ R Levhalar konveksiyon ak mlar n n etkisi ile birbirlerine yakla ş r, uzakla ş r ya da birbirlerine g ö re yanal olarak kayarlar.L İ TOSFER İ OLU Ş TURAN LEVHALAR Sismik DalgalarTAR İ HSEL GEL İ Ş ME Sismik DalgalarSismik DalgalarSismik DalgalarLitosferi olu şturan levhalar genel olarak, birbirlerinden uzakla ş ma , birbirlerine yakla ş ma ve s n r boyunca ters y ö nde kayma olmak ü zere üç ayr bi ç imde hareket ederler. LEVHA SINIRLARI Sismik DalgalarBu t ü r levha s n rlar ndaki olaylar, iki okyanusal kabu ğ un kar ş la şmas , • okyanusal kabuk ve karasal kabu ğ un kar ş la şmas ve • iki karasal kabu ğ un kar ş la şmas • olmak ü zere üç ayr bi ç imde ger ç ekle şir. Yakla şan levha s n rlar genel olarak dalma-batma (subduction) zonu kavram ile a ç klan r. İ ki levha birbiri ile kar ş la şt ğ nda, genellikle levhalardan biri di ğ erinin alt na do ğ ru dalar ve astenosfere kadar inip eriyerek manto malzemesine d ö n üşü r. Uzakla şma s n r ndaki kabuk olu şumu ile dalma-batma zonundaki erime birbirini kar ş lar niteliktedir. Dolay s ile levha alanlar hissedilir bir de ğ i şime u ğ ramaks z n hareketlerini s ü rd ü r ü rler. YAKLA Ş AN LEVHA SINIRLARI (Convergent Plate Boundaries) Sismik DalgalarOkyanusal – Okyanusal Levhalar n Kar ş la şmas İ ki okyanusal levhan n kar ş la şmas durumunda, levhalardan biri di ğ erinin alt na dalmaya ba şlar. Dalman n ba şlad ğ yerde derin ç ukurluklar olu şurken, dalan levhan n astenosfer ile kar ş la şan ü st kesimlerinde gerek s ü rt ü nme, gerekse s cakl ğ n etkisi ile erimeler ortaya ç kar. Ergimi ş malzeme ü stteki levha i ç erisinde y ü kselerek volkanik faaliyetlere ve ada yaylar n n olu şmas na neden olur Sismik DalgalarK tasal – Okyanusal Levhalar n Kar ş la ş mas Bir okyanusal ve bir k tasal levhan n kar ş la ş mas durumunda, daha d üşü k yo ğ unluklu olan okyanusal levha k tasal levhan n alt na do ğ ru dalar. İ ki okyanusal levhan n kar ş la ş mas nda oldu ğ u gibi, burada da levhalar n kar ş la ş t ğ kesimde ç ukurluklar olu ş ur ve magmatik faaliyetler ortaya ç kar. Kar ş la ş an okyanusal levha s n r ndan farkl olarak burada volkanik faaliyetler karada y ü zeylenir ve volkanik da ğ zincirlerinin olu ş mas na neden olurlar . Sismik Dalgalarİ ki k tasal levhan n kar ş la şmas halinde, dalma-batma okyanusal kabukta oldu ğ u kadar kolay olu şmaz. Bu kar ş la şma daha ç ok bir ç arp şma niteli ğ indedir. Ç arp şma etkisi ile, k vr ml bindirmeli y ü ksek s rada ğ lar olu şur. Bu t ü r ü n en iyi ö rne ğ i Himalayalar olarak g ö sterilebilir. Sismik Dalgalar K tasal-K tasal Levhalar n Kar ş la şmasBu t ü r levha s n rlar nda, iki levha s n r boyunca birbirinden uzakla şarak aralar nda bir a ç kl k olu ştururlar. Olu şan bo şluk Astenosferden y ü kselen s cak ve k smen s v magma taraf ndan doldurulur. Y ü zeye ula şt ğ nda so ğ uyan magma her iki levhan n s n r na eklenir. Bu olay jeolojide Deniz Taban Yay lmas olarak adland r l r. Sismik Dalgalar UZAKLA Ş AN LEVHA SINIRLARI LEVHA HAREKETLER İ - S İ SM İ S İ TE İ L İ Ş K İ S İ • 1965-1995 y llar aras nda olu şan magnit ü d ü 5.0 dan b ü y ü k depremlerin da ğ l m . G ö r ü ld ü ğ ü gibi hemen hemen t ü m depremler levha s n rlar n tan mlar bi ç imde dizilmi ştir. D i ğ er bir ö nemli s ralanma ise, s ğ depremlerin genellikle uzakla şan levha s n rlarda derin odakl depremlerin ise dalma-batma zonlar nda ortaya ç kt ğ d r. Sismik DalgalarSismik Dalgalar Cisim Dalgalar n n (P- ve S-dalgalar n n) yer i ç inde ki h z grafi ğ i Alt Manto D ş Ç ekirdek İ ç Ç ekirdek Alt Manto D üşü k H z Tabakas Kaynak: Anatomy of Seismograms (Oto Kulhanek)Kritik Uzakl k Manto Kabuk K a b u k M a n t o Sismik Dalgalar Kabuk fazlar Tek tabakal kabuk modeli i ç in lokal ve b ö lgesel uzakl klarda (0 o < D < 20 o ) g ö zlenen sismik kabuk fazlar Kaynaktan ç kan bir sismik dalgan n basitle ştirilmi ş tek tabakal kabuk i ç inde yay n m prensipleri. “ i ” kaynaktan ç k ş a ç s , “ i c ” kritik a ç , “ M ” Moho s ü reksizli ğ ini g ö stermektedir. Kaynak: Anatomy of Seismograms (Oto Kulhanek)Ayn kabuk modeli i ç in P n , pP n ve sP n dalga fazlar n n yay n m prensipleri M a n t o K a b u k Sismik Dalgalar Kabuk fazlar Manto Kabuk Tek tabakal kabuk modeli i ç in lokal ve b ö lgesel uzakl klarda (0 o < D < 20 o ) g ö zlenen sismik kabuk fazlar Kaynak: Anatomy of Seismograms (Oto Kulhanek)Ü st Kabuk Alt Kabuk Ü st Manto C M İ ki tabakal k tasal kabuk modeli i ç in lokal ve b ö lgesel uzakl klarda (0 o < D < 20 o ) g ö zlenen sismik kabuk fazlar a) Ü st Kabuk i ç inde ( 0 o < D < 20 o ) Sismik Dalgalar Kabuk fazlar C ile g ö sterilen Conrad S ü reksizli ğ i ve M ile g ö sterilen ise Moho S ü reksizli ğ idir . Kaynak: Anatomy of Seismograms (Oto Kulhanek)Sismik Dalgalar Kabuk fazlar Alt Kabuk i ç inde ( 0 o < D < 20 o ) Ü st kabuk Alt kabuk Manto MohoSismik Dalgalar Kabuk fazlar Uzakl k Z a m a n Yar sonsuz ortam ü zerindeki tek tabakal ortamda dalgalar n Seyahat Zaman e ğ rileri Ba ş (Head) dalga Direk dalga dalga Yans yan E ğ im = 1 / V 0 E ğ im = 1 / V 1 Direk Gelen Dalga Yans yan DalgaSismik Dalgalar Ü st Manto i ç inde ( 0 o < D < 20 o ) Kabuk fazlar Ü st kabuk Alt kabuk Manto Varsay mlar; 1. Sabit h z, gradient yok, 2. Moho da birinci derece s ü reksizlik 3. D ü z Moho 4. Homojen kabuk MohoSismik Dalgalar Kabuk fazlar Sg Pg Sg Pg LR EW NS Z EW NS ZPn Pg Sg Sn Kabuk fazlar Pg Sg Sismik Dalgalar NS NS EW EW Z ZSismik Dalgalar Not : Yatay ve d üş ey bile şenlerde ki dalga fazlar na dikkat edin! D üş ey bile şen ü zerinde P-dalga fazlar n ve Rayleigh dalgalar n , yatay bile şenlerde ise S-dalga fazlar n ve Love dalgalar n daha belirgin şekilde g ö r ü r ü z. Z NS EW P PP SP S SS LQ LR10 s Sismik Dalgalar Kabuk fazlar H z Sismogramlar Yerde ğ i ştirme Sismogramlar D= 220 km; ML= 5.9 Temel kabuk fazlar (Pn, Pg, Sn, Sg) sismogramlarda a ç k bir şekilde ay rd edilebilir. Sn biraz belirsizdir. Sg faz eniyi yatay bile şenlerde g ö r ü lmektedir. Sismogram n d üş ey bile şeninin dikd ö rtgen i ç indeki k sm n b ü y ü tt ü ğ ü m ü zde Pn ve Pg fazlar ve Pn faz n n ilk vuru ş y ö n ü belirgin bir şekilde g ö r ü lmektedir. Sentetik modellemede ise Pn’den hemen sonra gelen faz ise sPn faz olarak tan mlanm şt r. H z sismogramlar n n y ü ksek frekansl i ç eri ğ i ilk var şlar n y ö n ü n ü hassas bir şekilde belirlemeye olanak verir. Sa ğ daki yerde ğ i ştirme sismogramlar n n d üşü k frekansl i ç eri ğ i ise depremin kaynak parametrelerinin belirlenmesinde kullan l r.D= 400 km; M= 5.4; Sol tarafta h z sismogramlar n n ilk 20 s’lik k s mlar ve sa ğ da ise yerde ğ i ştirme sismogramlar n n tamam g ö r ü lmektedir. D üş ey bile şenler de Pn, Pg fazlar belirgin olarak g ö r ü lmektedir. Ayr ca yerde ğ i ştirme sismogramlar n n d üş ey bile şeninde LR dalgalar ve 15 s’den 5 s’ye kadar olan dispersiyonu g ö r ü lmektedir. Sismik Dalgalar Kabuk fazlar 10 s21 Ocak 1986 tarihinde, 5 km uzakl kta ve 8 km derinde kaydedilen lokal iki depremin (M L =1.4 ve 1.5) sismogramlar nda ki direk P ve S-dalgalar g ö r ü lmektedir. D üş ey bile şende ki b ü y ü k ve yatay bile şenlerde ki olduk ç a k üçü k genlikli P dalgalar dikkat ç ekmektedir. S-dalgalar i ç in durum tam tersidir. 1 s 2 s 11 Temmuz 1986 tarihinde, 5.4 km uzakl kta ve 6.9 km derinde kaydedilen lokal bir depremin (M L =1.8) sismogramlar nda ki direk P ve S-dalgalar g ö r ü lmektedir. D üş ey bile şende ki b ü y ü k ve yatay bile şenlerde ki olduk ç a k üçü k genlikli P dalgalar dikkat ç ekmektedir. S-dalgalar i ç in durum tam tersidir. D ş merkez uzakl ğ n n yak n olmas ndan dolay di ğ er kabuk fazlar olu şmaz. Sismik Dalgalar Kabuk fazlarSismik Dalgalar Kabuk fazlar 24 Ekim 1990 tarihinde yap lan bir n ü kleer denemenin CTBTO a ğ na ba ğ l 4 istasyonda ki d üş ey bile şen sismogramlar a) Hi ç bir filtre uygulanmam ş b) 0.5 – 3.0 Hz aras nda band ge ç i şli filtre uygulanm ş c) 4 – 8 Hz aras nda band ge ç i şli filtre uygulanm ş 30 o uzakl ğ a kadar kuvvetli ve y ü ksek frekansl P dalgalar dikkat ç ekmektedir. Ancak S dalgalar , P dalgalar ndan daha h zl s ö n ü mlendi ğ i i ç in 10 o uzakl ktan sonra belirgin de ğ ildir. En altta ki sismogramda PcP belirgin olarak izlenmekte ancak P dalgas ü st mantoda sa ç lmaya u ğ ram şt r.