Investigation of one-dimensional crustal seismic velocity structure of Ankara and surroundings

Year 2012, Volume: 33 Issue: 2, 141 - 168, 01.03.2012

Begüm Çıvgın , Bülent Kaypak

Abstract

Keywords

-

Ankara ve dolayında kabuğun bir-boyutlu sismik hız yapısının araştırılması

Abstract

Bu çalışmada, yerel deprem verileri kullanılarak Ankara ve civarı altındaki üst kabuğa ait yeni bir bir-boyutlu (1-B) sismik dalga hızı modeli üretilmiştir. Deprem verisi, bölgenin güncel depremselliğinin gözlenmesi amacıyla kurulmuş olan geçici bir yerel sismik istasyon ağının kayıtlarından alınmıştır. 6 adet geniş-bantlı sismograftan oluşan Ankara Deprem İzleme Ağı (AnkNET) ile 2007 - 2010 yılları arasında veri toplanmıştır. AnkNET istasyonlarınca kaydedilen veriler kullanılarak bölgenin deprem aktivitesi izlenmiş, deprem konum parametreleri belirlenmiş ve kabuktaki sismik dalga hız yapısı araştırılmıştır. Söz konusu verinin büyük kısmını Bala’daki yerel aktif faylardan kaynaklanan depremler oluşturmaktadır. 1-B sismik hız modelinin belirlenebilmesi için AnkNET istasyonlarının homojen dağılımı uygun olsa da sayıca yetersiz olduğundan farklı istasyon kayıtlarının da kullanılması gerekli görülmüş ve bu amaçla Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KRDAE)’nün bölgeye yakın istasyon verileri de kullanılmıştır. 1-B hız modeli kestiriminde toplam 2955 P ve S-fazı kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan deprem odakları ilk 30 km derinlik içerisindedir, bu durum, sismik hız yapısının çözüm derinliğini sınırlamaktadır. Sonuçta 30 km derinliğe kadar hız yapısı belirlenen yeni 1-B P- ve S-dalga hızı modelinde, üstteki 8 km kalınlığındaki katmanın P-dalga hızı 5.25 km/s iken alttaki katmanların P-dalga hızları derinlikle artmakta ve 30 km derinlikte 6.47 km/s ’ye ulaşmaktadır

Keywords

Ankara, kabuk, 1-B sismik hız yapısı

References

• Alfaro, R., Brandsdóttir, B., Rowlands, D.P., White, R.S. and Gudmundsson, M.T., 2007. Structure of the Grímsvötn cent- ral volcano under the Vatnajökull ice- cap, Iceland. Geophys J Int, 168(2), 863.
• Arroyo, I.G., Husen, S., Flueh, E.R., Goss- ler, J., Kissling, E. and Alvarado, G.E., 2009. Three-dimensional P-wave ve- locity structure on the shallow part of the Central Costa Rican Pacific mar- gin from local earthquake tomography using off- and onshore Networks. Ge- ophys J Int, 179(2), 827.
• Arpat, E. ve Şaroğlu, F. 1975. Türkiye’deki Bazı Önemli Genç Tektonik Olaylar. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 18, 91-101.
• Barka, A.A. 1992. The North Anatolian Fault
• Zone. Annales Tectonicae, 6, 164-195.
• Bekler, T., Gürbüz, C., Kalafat, D. ve Toksöz, N., 2005. Anadolu’da kontrollü sismik kaynak kullanarak kabuk yapısı araştır- maları. Deprem Sempozyumu Kocaeli 2005, 239-242.
• Bohm, M., Lüth, S., Echtler, H., Asch, G., Ba- taille, K., Bruhn, C., Rietbrock, A., and Wigger, P., 2002. The Southern Andes between 36_ and 40_S latitude: Seis- micity and average seismic velocities.
• Tectonophysics, 356, 275–289.
• Bohnenstiehl, D.R., Waldhauser, F. and Tols- toy, M., 2008. Frequency-magnitude distribution of microearthquakes bene- ath the 9°50′N region of the East Pa- cific Rise, October 2003 through April 2004. Geochem Geophys Geosyst, 9, Q10T03.
• Bozkurt, E. 2001. Neotectonics of Turkey – A synthesis. Geodinamica Acta, 14, 3-30.
• Bulut, F., Bohnhoff, M., Aktar, M. and Dre- sen, M., 2007. Characterization of aftershock-fault plane orientations of the 1999 İzmit (Turkey) earthquake using high-resolution aftershock locati- ons. Geophys Res Lett, 34, L20306.
• Bulut, F., Bohnhoff, M., Ellsworth, W.L., Aktar, M. and Dresen G., 2009. Microseismi- city at the North Anatolian Fault in the Sea of Marmara offshore Istanbul, NW
• Turkey. J Geophys Res, 114, B09302.
• Çemen, İ., Göncüoğlu, M.C. and Dirik, K. 1999. Structural Evolution of the Tuzgölü Ba- sin in Central Anatolia, Turkey. The Jo- urnal of Geology, 107, 693-706.
• Çıvgın, B. 2010. Ankara ve dolayının sismik hız yapısı ve tektonik deformasyonunun sismolojik verilerle kestirilmesi. Dokto- ra tezi, Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara.
• De Shon, H.R., Thurber, C.H. and Rowe, C., 2007. High-precision earthquake locati- on and three-dimensional P wave velo- city determination at Redoubt Volcano, Alaska. J Geophys Res, 112, B07312.
• Diehl, T., Kissling, E., Husen, S. and Aldersons, F., 2009. Consistent phase picking for regional tomography models: applica- tion to the greater Alpine region. Ge- ophys J Int, 176(2), 542.
• Dinç, A.N., Koulakov, I., Thorwart, M., Rab- bel, W., Flueh, E.R., Arroyo, I., Taylor, W. and Alvarado, G., 2010. Local eart- hquake tomography of central Costa Rica: transition from seamount to ridge subduction: Earthquake tomography of central Costa Rica. Geophys J Int, 183(1), 286.
• Dirik, K. ve Erol, O. 2000. Tuzgölü ve Civa- rının Tektonomorfolojik Evrimi, Orta Anadolu-Türkiye. Türkiye Petrol Jeolog- ları Derneği, Özel Sayı 5, 27-46.
• Dirik, K. and Göncüoğlu, M.C. 1996. Neotecto- nic Characteristics of Central Anatolia. International Geology Review, 38, 807- 817.
• Eberhart-Phillips, D. and Michael, A.J., 1993.
• Three-dimensional velocity structu
• re, seismicity and fault structure in the
• Parkfield region, central California. J.
• Geophys. Res., 98, 737-758.
• Ergin, M., Özalaybey, S., Aktar, M., Biçmen, F.,
• Tapırdamaz, M.C., Yörük, A., Tarancı
• oğlu, A., Belgen, A., Yüce, H., Erkan, B.
• ve Yakan, H., 2003. Kazan-Trona Ma
• den Yatağı’nın Depremselliği. TÜBİ
• TAK MAM Yer ve Deniz Bilimleri Ens
• titüsü, Araştırma projesi raporu (yayın
• lanmamış), Proje Kodu: 5037101, Geb- ze, Kocaeli.
• Ersan, A. ve Erduran, M., 2010. Orta Anadolu’nun kabuksal hız yapısının araştırılması. Dic- le Üni. Müh. Fak., Mühendislik Dergisi, 1, 1, 49-60.
• Gürbüz, C., T. Bekler, M. N. Toksöz, S. Kule- li, D. Kalafat and C. A. Schultz, 2003a. Seismic refraction studies and crustal structure in Anatolia. Commission on Controlled-Source Seismology, 12th International Workshop, Mountain Lake, Virginia, October 7-11, 2003. P 74-78.
• Gürbüz C., Kalafat, D., Bekler, T., Zor, E., Yılma- zer, M., Öğütçü, Z., Gürel, M., Ertürk, O., Gönülalan, A.U., Güreli, O., Toksöz, N., Kuleli, S., Schultz, C.A. ve Harris, D.B., 2003b. Türkiye ve Çevresindeki Dep- rem İstasyonlarının Yapay Patlatmalarla Kalibrasyonu ve Kabuk Yapısının Araş- tırılması, TMMOB Jeofizik Mühendisleri Odası Türkiye 15. Jeofizik Kurultayı ve Sergisi Bildiri Özetleri Kitabı, İzmir, 73.
• Husen, S., Kissling, E., Fluhel, E. and Asch, G.,
• Accurate hypocentre determinati
• on in the seismogenic zona of the sub
• duction Nazca Plate in northern Chile
• using a combined on/offshore network,
• Geophys. J. Int., 138, 687-701.
• Husen, S., Kissling, E. and Clinton, J.F., 2011. Local and regional minimum 1D models for earthquake location and data qua- lity assessment in complex tectonic re- gions: application to Switzerland. Swiss
• J. Geosci., DOI: 10.1007/s00015-011- 0071-3.
• Imposa, S., Fourno, J.P., Raffaele, R., Scaltrito, A. and Scarfi, L., 2009. Accurate hypo- centre locations in the Middle-Durance Fault Zone, South-Eastern France. Cent. Eur. J. Geosci., 1(4), 416.
• Jousset, P., Haberland, C., Bauer, K. and Arna- son, K., 2011. Hengill geothermal vol- canic complex (Iceland) characterized by integrated geophysical observations. Geothermics, 40(1), 1.
• Karastathis, V.K., Papoulia, J., Di Fiore, B., Mak- ris, J., Tsambas, A., Stampolidis, A. and Papadopoulos, G.A., 2011. Deep struc- ture investigations of the geothermal fi- eld of the North Euboean Gulf, Greece, using 3-D local earthquake tomography and Curie Point Depth analysis. Jour Volcanol Geotherm Res, 206(3-4), 106.
• Kaypak, B., 2008. Three-dimensional V and V/ P P V structure of the upper crust in the Erzincan basin (eastern Turkey). J Ge- ophys Res, 113, B07307.
• Ketin, İ. 1957. Kuzey Anadolu Deprem Fayı. İTÜ Dergisi, 15, 49-52.
• Kissling E., 1988. Geotomography with local earthquake data, Rev. Geophys., 26, 659-698.
• Kissling, E. and Lahr, J.C., 1991. Tomograp- hic image of the Pacific slab under so- uthern Alaska. Eclogae Geol. Helv., 84, 297-315.
• Kissling, E., Ellsworth, W.L., Eberhart-Phillips
• , D. and Kradolfer, U., 1994. Initial re
• ference models in local earthquake to
• mography. J. Geophys. Res., 99(B10), 19, 635-646.
• Kissling E., 1995. Velest User’s Guide. Internal report 26, Institute of Geophysics, ETH Zurich, Switzerland.
• Kita, S., Okada, T., Hasegawa, A., Nakajima, J. and Matsuzawa, T., 2010. Anomalo- us deepening of a seismic belt in the upper-plane of the double seismic zone in the Pacific slab beneath the Hokka- ido corner: Possible evidence for ther- mal shielding caused by subducted fo- rearc crust materials. Earth Planetary Sci Lett, 290(3-4), 415.
• Koçyiğit, A. 2000. Orta Anadolu’nun Genel Ne- otektonik Özellikleri ve Depremselliği.
• Türkiye Petrol Jeologları Derneği, Özel Sayı 5, 1-26.
• Koulakov, I., Zaharia, B., Enescu, B., Radulian, M., Popa, M., Parolai, S. and Zschau, J., 2010. Delamination or slab detachment beneath Vrancea? New arguments from local earthquake tomography. Ge- ochem Geophys Geosyst, 11, Q03002.
• Kradolfer, U., 1989. Seismische Tomographie in der Schweiz mittels lokaler Erdbeben. Ph D thesis, ETH Zuerich, Switzerland.
• Lee, W.H.K. and Lahr, J.C., 1975. HYPO71 (RE- VISED): A computer program for de- termining hypocenter, magnitude, and first motion pattern of local earthqua- kes. Open File Report 75-311, 64 p.
• Lefeldt, M., Grevemeyer, I., Goßler, J. and Bi- alas J., 2009. Intraplate seismicity and related mantle hydration at the Nicara- guan trench outer rise. Geophys J Int, 178(2), 742.
• Li, Q., Zhao, X., Cai, J.A., Liu, R.F., Long, G.H. and An, Y.R., 2009. P wave velocity structure of upper and middle crust be- neath the Three Gorges reservoir dam and adjacent regions. SCI CHINA SER D, 52(4), 567.
• Masterlark, T., Haney, M., Dickinson, H., Four- nier, T. and Searcy, C., 2010. Rheologic and structural controls on the deforma- tion of Okmok volcano, Alaska: FEMs, InSAR, and ambient noise tomography. J Geophys Res, 115, B02409.
• Matteis, R., Romeo, A., Pasquale, G., Ian- naccone, G. and Zollo, A., 2010. 3D tomographic imaging of the southern Apennines (Italy): A statistical approach to estimate the model uncertainty and resolution. Studia geoph et geod, 54(3), 367.
• Maurer, H.R., 1993. Seismotectonics and upper crustal structure in the western Swiss Alps. Ph.D. thesis, Eidg. Techn. Hochs- chule (ETH), 133 p.
• McKenzie, D. 1972. Active tectonics of the Me- diterranean region. Geophys. J. R. ast- ron. Soc., 30, 109-185.
• Michael, A.J., 1988. Effects of three-dimensional velocity structure on the seismicity of the 1984 Morgn Hill, California, afters- hock sequence. Bull. Seismol. Soc. Am., 78, 1199-1221.
• Mutlu, A. K., and Karabulut, H., 2011. Anisotro- pic Pn tomography of Turkey and ad- jacent regions: Anisotropic Pn tomog- raphy of Turkey. Geophysical J Int, 187(3), 1743-1758.
• Obana, K., Kamiya, S., Kodaira, S., Suetsugu, D., Takahashi, N., Takahashi, T., and
• Tamura Y., 2010. Along-arc variation
• in seismic velocity structure related to
• variable growth of arc crust in northern
• Izu-Bonin intraoceanic arc. Geochem
• Geophys Geosyst, 11, Q08012.
• Özsayın, E. and Dirik, K. 2007. Quaternary Ac- tivity of the Cihanbeyli and Yeniceo- ba Fault Zones: İnönü-Eskişehir Fault System, Central Anatolia. Turkish Jour- nal of Earth Sciences, 16, 471-492.
• Piccinini, D., Agostinetti, N. P., Roselli, P., Seht, I. M. and Braun, T., 2009. Analysis of small magnitude seismic sequences along the Northern Apennines (Italy).
• Tectonophys, 476(1-2), 136.
• Polat, A. 1988. Büyük Polat-Yarımsöğüt (Sungurlu-Çorum) Yöresinde Paleotek- tonik ve Neotektonik Geçiş Döneminin İzleri ve Kırıkkale-Erbaa Fay Zonunun Oluşumu. Türkiye Petrol Jeologları Der- neği Bülteni, 1(2), 127-140.
• Reasenberg, P. and Ellsworth, W.L., 1982. Af- tershocks of the Coyote Lake, Cali- fornia, earthquake of August 6,1979: A detailed study. J. Geophys. Res., 87(B13), 10637-10655.
• Seyitoğlu, G., Kaypak, B., Işık, V., Esat, K., Çıv- gın, B., 2009a. Ankara Deprem İzleme Ağı (AnkNET). Uluslararsı Deprem Sem- pozyumu Kocaeli 2009, 102, Kocaeli.
• Seyitoğlu, G., Aktuğ, B., Karadenizli, L., Kaypak, B., Şen, Ş., Kazancı, N., Işık, V., Esat, K., Parlak, O., Varol, B., Saraç, G. and İleri, İ. 2009b. A Late Pliocene - Qua- ternary Pinched Crustal Wedge in NW Central Anatolia, Turkey: A neotecto- nic Structure Accommodating the In- ternal Deformation of the Anatolian Pla- te. Geological Bulletin of Turkey, 52(1), 121-154.
• Şaroğlu, F., Emre, Ö. ve Kuşçu, İ. 1992. Türkiye Diri Fay Haritası. Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.
• Şengör, A.M.C. 1979. The North Anatolian
• Transform Fault: its age, offset and tec
• tonic significance. Journal of the Geolo
• gical Society, 136, 269-282.
• Şengör, A.M.C., Görür, N. and Şaroğlu, F. 1985. Strike-Slip Faulting and Related Basin Formation in Zones of Tectonic Esca- pe: Turkey As a Case Study. The So- ciety of Economic Paleontologists and Mineralogists, Special Publication, 37, 227-264.
• Şengör, A.M.C., Tüysüz, O., İmren, C., Sakınç, M., Eyidoğan, H., Görür, N., Le Pichon, X. and Rangin, C. 2005. The North Ana- tolian Fault: A New Look. Annual Revi- ew of Earth and Planetary Sciences, 33, 37-112.
• Thurber, C.H., 1985. Nonlinear earthquake loca- tion: theory and examples, Bull. Seism. Soc. Am., 75, 779-790.
• Thurber, C.H., 1992. Hypocenter-velocity struc- ture coupling in local earthquake to- mography. Phys. Earth Planet Inter., 75, 55-62.
• Tilmann, F. J., Craig, T. J., Grevemeyer, I., Su- wargadi, B., Kopp, H. and Flueh, E., 2010. The updip seismic/aseismic tran- sition of the Sumatra megathrust illumi- nated by aftershocks of the 2004 Aceh- Andaman and 2005 Nias events. Ge- ophys J Int., 181(3), 1261-1274.
• Timoulali, Y., and Meghraoui, M., 2011. 3-D crustal structure in the Agadir region (SW High Atlas, Morocco). J Seismol, 15(4), 625.
• Toksöz, M.N., Kuleli, S., Schultz, C., Harris, D., Gürbüz, C., Kalafat, D., and Işıkara, A., 2002. Calibration of regional seismic stations in the Middle East with shots in Turkey. Proceedings of the 24th Seis- mic Research Review-Nuclear Explosi- on Monitoring: Innovation and Integrati- on, September 17-19, 2002, Ponte Ved- ra Beach, Florida, Volume I, 200-208.
• Toksöz, M.N., Kuleli, S., Gürbüz, C., Kalafat, D., Bekler, T., Zor, E., Yılmazer, M., Öğüt- çü, Z., Schultz, C.A., and Harris, D.B., 2003. Calibration of regional seismic stations in the Middle East with shots in Turkey. Proceedings of the 25th An- nual Seismic Research Review, Volume I, 162-171.
• Toprak, V. ve Güncüoğlu, M.C. 1993. Tecto- nic control on the development of the Neogene-Quaternary Central Anatolian volcanic province Turkey. Geological J., 28, 357-369.
• Tselentis, G-A., Martakis, N., Paraskevopoulos, P. and Lois, A., 2011. High-resolution passive seismic tomography for 3D ve- locity, Poisson’s ratio ν, and P-wave quality QP in the Delvina hydrocarbon field, southern Albania. Geophys, 76(3), B89.
• van der Hilts, R.D. and Spakman, W., 1989. Im- portance of the reference model in line- arized tomography and images of sub- duction below the Caribbean Plate. Ge- opys. Res. Lett., 16(10), 1093-1096.
• van Stiphout, T., Kissling, E., Wiemer, S. and Ruppert, N., 2009. Magmatic proces- ses in the Alaska subduction zone by combined 3-D b value imaging and tar- geted seismic tomography. J Geophys Res, 114, B11302.
• Waldhauser F. and Ellsworth, W.L., 2000. A double-difference earthquake location algorithm: Method and application to the northern Hayward fault. Bull. Seism. Soc. Am., 90, 1353-1368.
• Waldhauser, F., and Tolstoy, M., 2011. Seismo- genic structure and processes associ- ated with magma inflation and hydrot- hermal circulation beneath the East Pa- cific Rise at 9°50′N. Geochem Geophys Geosyst, 12, Q08T10.
• Yaltırak, C. 2002. Tectonic Evolution of the Mar- mara Sea and Its Surroundings. Marine Geology, 190, 493-529.
• Yukutake, Y., Ito, H., Honda, R., Harada, M., Ta- nada, T. and Yoshida, A., 2011. Fluid- induced swarm earthquake sequence revealed by precisely determined hypo- centers and focal mechanisms in the 2009 activity at Hakone volcano, Japan. J Geophys Res, 116, B04308.