Bababurnu sismik kesitlerinin derinlik migrasyonu ve yapısal açıdan Çanakkale-Ayvacık depremleri ile birlikte yorumlanması
Interpretation of the Bababurnu seismic depth migrated sections with recent earthquakes occured in Canakkale-Ayvacik
Yazar: MEHMET ALİ ÜGE
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA EMİN DEMİRBAĞ
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering

Özet:
Yapılan çalışma süresince kullanmış olan veriler, MTA Sismik-1 Araştırma Gemisi tarafından Edremit Körfezi'nin kuzey batısında bulunmakta olan Bababurnu açıklarında toplanan çok kanallı sismik yansıma verileridir. Çalışma süresince bölgede toplanmış olan 4 hat; BAB-001, BAB-002, BAB-003 ve BAB-004 incelenip işlemleri tamamlanmıştır. 
Tez çalışmasının amacı, Kuzey Anadolu Fayı'nın güney kolunda bulunan ve Edremit Körfezini kuzeyden sınırlayan fayların deniz içindeki varolan devamlılığının ve yöneliminin belirlenmesi, daha öncelerde yapılmış jeolojik araştırmalar ve de 14 Ocak – 28 Şubat 2017 tarihleri arasında gerçekleşmiş olan Çanakkale-Ayvacık depremleri ile ilgili ilişkilerini ortaya koymaktadır. 
Bölgenin jeolojik yapısı Pre-Tersiyer ana formasyonu, Küçükkuyu formasyonu, granitik plütonlar, Ayvacık volkanik topluluğu, bazalt lavlarıyla Bayramiç formasyonu ve Edremit grabeninin sedimanter dolgusundan oluşmaktadır. Bölgede gözlenmekte olan ana faylar D-B ve KD-GB uzanımlı sağ yanal atımlı Kuzey Anadolu Fayı'nın güney kollarıdır. 
Edremit Körfezi'nin kuzey batısında bulunmakta olan Bababurnu açıklarında toplanan çok kanallı sismik yansıma verilerinin ilk toplanmış halinin yorumlanması mümkün olmadığından verilerin veri işlem aşamalarından geçirilmesi gerekmektedir. Bu veri işlem aşamaları sırasıyla; veride bulunmakta olan istenmeyen izlerin ayıklanması, atış alıcı geometrisinin tanımı, süzgeç uygulanması, genlik kazancı uygulaması, atış düzeninden ortak yansıma düzenine geçilmesi, hız seçimi ve NMO düzeltmesi, tekrarlı yansımaların giderilmesi, yığma işlemi ve otomatik genlik kazancı uygulamasıdır. En son olarak da verilere derinlik ortamında göç (migrasyon) uygulanmıştır.
Jeolojinin karmaşık olduğu bölgelerde, yapısal değişimlerin ve bu yapısal değişimlerden oluşan ani hız değişimleri sonucunda sismik yansıma kesitlerinde bulunan sinyaller saçılmaya uğrar. Sinyallerin saçılmaya uğramalarının yanında sismik yansıma kesitinde açığa çıkan yapılar gerçek yerlerinden ve olması gereken eğimlerinden farklı yer ve farklı eğimlerde bulunurlar. Bu saçılmaya uğrayan sismik yansıma sinyallerinin toplanması ve de olması gereken yerlere taşınması için sismik göç uygulamasının yapılması gerekmektedir. Bu amaç ile birlikte tez süresince veri işlemi tamamlanmış olan sismik yansıma kesitlerinde hem zaman ortamında göç hem de yorumlanıp ilgili depremlerle ilişkilendirilmesi üzerine derinlik ortamında göç uygulamaları sırasıyla yapılıp tamamlanmıştır. 
Deniz tabanının sahip olduğu karmaşık yapıdan ve bu karmaşıklıkdan açığa çıkmakta olan yanal hız değişimlerinin ve de bindirmeli yapıların varlığından ötürü sismik yansıma verilerine yapılmış olan zaman ortamında göç işlemi, sismik yansıma kesitlerimizi istenildiği düzeyde iyileştirmemiş olduğu tespit edilmiştir. Bu sebepten ötürü sismik yansıma verilerine derinlik ortamında göç uygulaması yapılmıştır. Derinlik ortamı göç işlemi birebir hız yapısı ile bağlantılı olduğu için daha iyi sonuçlar açığa çıkartmaktadır. Hız analizinden çıkan sonuçlar haricinde sabit hız göç kesitleri oluşturulmuştur. Oluşturulan bu sabit hız göç kesitleri zaman ortamı göç yöntemi kullanılarak tespit edilmiş olup genel olarak göç işlemleri için bu belirlenen hızlar kullanılmıştır. Elde edilen sismik göç kesitleri yığma için yapılan hız analizinden elde edilen göç kesitlerinden daha iyi sonuç vermiştir.
Derinlik ortamında yapılan göç işlemi doğrudan olarak jeolojik yapı ile bağlantı kurabilme ve yanal yönlü hız değişimine duyarlı olması ile zaman ortamında yapılan göç işlemine oranla daha doğru sonuçlar üretmektedir. Genel olarak göç uygulamalarında sonlu-farklar yönteminin kullanılması hem yanal hız değişimlerine duyarlı olmasından hem de düşük sinyal gürültü oranında bile iyi sonuç verebilme özelliklerinden ötürü seçilmiştir. Elde edilen sismik hızlar yaklaşık olarak 1600 m/s – 2800 m/s arasında değişmektedir. 
Derinlik ortamında yapılan göç işleminden sonra elde edilen sonuçlar, bölgede daha öncelerde yapılmış olan jeolojik ve jeofizik çalışamalar doğrultusunda yapısal olarak yorumlanmıştır.
Tezin son aşamasında yapılmış olan derinlik göçü uygulaması ile verilerde belirgin olarak gözükmekte olan çökellerin kalınlıklarının yaklaşık olarak 1250-1500 m arasında değişmekte olduğu görülmekte olup, çalışma alanında önceden yapılmış olan jeolojik çalışmalardan da Şekil 4.1'de görüldüğü gibi, çökel topluluklarının en üst biriminde güncel çökellerin bulunması ve deniz tabanına doğru yaklaşık olarak 700 m derinliğe sahip olması, bunun yanında bu güncel çökellerin Balabanlı ve Ayvacık volkaniklerinden oluşan karmaşık bir yapıya sahip olduğu görülebilir. 
Veri işlemi tamamlanmış ve yorumlanmış olan sismik kesitlerde açığa çıkan faylar sadece tek bir ana faya bağımlı olmamakla birlikte, kesitlerde bulunmakta olan basenlerde de paralel tipli faylanmalar görülmektedir. Birbirine paralel olan bu fayların kimisi deniz tabanına kadar uzanırken kimisi ise genç sediman tabakanın alt seviyesine kadar uzanmaktadır.
Şekil 5.1'de görülmekte olan, Beydağı horstu ile Geyikalan horstu arasında yaklaşık 25 km uzunluğunda ve 7 km genişliğinde genç bir havza oluşumu başladığı ve bu oluşumun Tuzla Fayı ile Balabanlı Fayları tarafından kontrolü söz konusudur.
Tuzla fayı, Çamköy ve Paşaköy segmentleri üzerindeki depremler düşey eksende listrik normal fay olarak çalışması ile birlikte derinlerde meydana gelen depremlerin bu listrik fay sisteminin batı derinliklerdeki ucunda olduğu ve kesitlerin altından geldiği ve Balabanlı fayının katkısı ile Tuzla havzası grabeninin giderek açılarak uzak bir zamanda su seviyesinin altına düşerek, Geyikalan horst'unun bir adaya dönüşebileceği gözlemlenebilir.

Abstract:
The data used during this study were multi-channel seismic reflection data collected at Bababurnu offshore exploration located in the north west of Edremit Gulf by MTA Seismic-1 Research Vessel. Four lines collected during the study; BAB-001, BAB-002, BAB-003 and BAB-004 have been processed and interpreted.
The aim of the thesis is to determine the existing continuity and orientation of the faults in the sea, which are located in the southern branch of the North Anatolian Fault and border the Edremit Gulf from the North based on earlier geological research and to understand the relations with the Çanakkale-Ayvacık earthquakes occured between 14 January and 28 February 2017.
The geological structure of the region consists of Pre-Tersiyer main formation, Küçükkuyu formation, granitic plutons, Ayvacık volcanic community, Bayramiç formation with basalt lavas and sedimanter fill of Edremit graben. The main faults observed in the region are the southern branch of the North Anatolian Fault with E-W and NE-SW extending right lateral strike.
Since it is not possible to interpret the field data of multi-channel seismic reflection survey collected in Bababurnu offshore exploration located in the north west of Edremit Gulf, data must be passed through the data processing steps. These data processing steps are; eliminating the undesired traces in the dataset, definition of geometry, application of the filter, application of amplitude gain, sorting shot to common reflection, velocity analysis and NMO correction, removing multiple reflections, stacking and automatic amplitude gain application. Finally, migration was applied to the sections in depth.
At the first step of the process, seismic reflection sections may have problematic and distorted traces due to various reasons. These corrupt and problematic traces are extracted using the edit command, which is the trace tool of the seismic data processing software. Figure 2.2 shows the process of detecting and sorting corrupted signals. After that, shot-receiver geometry is defined through the program for identification of the location of seismic receivers and seismic energy source. Defining geometry is one of the important stages for data-processing operations to be carried out.
While the seismic data is recorded with the seismic reflection method, the signals are recorded together with the signals which are defined as "noise" and which do not carry any information. In case of this situation we have to use a filter to eliminate these undesired signals which are called as noise.
The seismic reflection waves follow a propagation in a spherical shape after released from the energy source. It is seen that with this spreading pattern, the energy of the seismic signals show a decrease as they reach deep and far offsets. For this reason, the spherical gain correction is applied in order to prevent the decrease of the energy of the seismic signals as they reach deep and far offsets and to recover this diminishing energy again.
Passing from the shot gather to the common reflection point gather allows the seismic reflection traces to be assigned exactly to the midpoint of the shot-to-receiver interval, resulting in the collection of seismic reflection traces reflected from the same spot. Collected traces provide increased signal-noise ratio of seismic reflection data quality. The velocity information determined by the velocity analysis, which provides a great contribution to the geological interpretation of the seismic reflection cross sections obtained after the seismic data processing is fully completed, as it can be used in other data processing stages. When velocity selection is applied in the velocity analysis process, the NMO correction is performed by using the selected velocity information. This correction makes all reflection signals in the same time of arrival in a common midpoint (CMP) gather.
As shown in Figure 2.10, NMO stretch occurs due to the fact that in the case of shallow events in the CMP gather database where velcoity analysis and NMO correction are performed, frequency distortion at the far offsets will occur. In order to prevent this frequency degradation causing a decrease in the signal-noise ratio on the data, mute application must be used.
Multiple reflections in seismic data are events that occur after the seismic signal reaches the receiver by traveling the same path a few times and repeating itself periodically in seismic sections. The true reflection signals coming from the interface under the sea floor will cover up and become distorted due to multiple signals. For this reason, it is necessary to remove the multiple reflections.
The primary reflection hyperbols of CDP groups become horizontal after the process of velocity selection and NMO correction. All the seismic traces in the CDP groups are collected together with the stacking process, and there will be a single trace of seismic gather. The automatic amplitude gain operation is used to compensate the amplitudes of a seismic trace composed of different amplitude reflection signals and to bring the whole to a certain level and to make the interpretation more useful in terms of structural or stratigraphically. The difference between the amplitudes will disappear after this process.
In regions where geology is complex, the structural changes and the sudden change in velocity caused by these structural changes cause scattering of signals in the seismic reflection sections. In addition to the scattering of the signals, the structures that are exposed in the seismic reflection section are located at different places and at apperent slopes rather than their actual slopes. 
Seismic migration must be carried out in order to collect and transport the seismic reflection signals that are scattered to these places. With this aim in mind, in the seismic reflection sections where data processing is completed during the thesis, both migration in time domain and depth domain carried out in case of interpreting the data within the earthquakes which are occured in that area.
It has been found out that the seismic reflections can not be improved as much as possible due to the complex structure of the bathymetry and the lateral velocity changes that are emerging from this complexity and the time domain of the seismic reflection data due to the presence of the superimposed structures. 
For this reason, the migration of seismic reflection data was carried out in depth domain. Better results are evident as the depth of field migration process is linked to the individual velocity structure. Constant velocity migrated sections were generated in addition to the results from the classical velocity analysis. These constant velocity migrated sections were determined using the time domain migration method and these determined velocities were generally used for the all migration processes. The obtained seismic sections have yielded better results than the sections obtained from the classical velocity analysis for stacking.
In general, the use of the finite-difference method in migration applications has been chosen because of its sensitivity to lateral rate changes of velocity and its ability to provide good results even at low signal-to-noise ratios. Obtained seismic velocities range from approximately 1600 m/s to 2800 m/s. The results obtained after the migration process in the depth domain have been structurally interpreted in the direction of the previous geological and geophysical results.
It is seen that the thicknesses of the sediments which are evident in the data are about 1250-1500 m with the depth migration applied at the last stage of the thesis. As seen in the previous geological studies in the study area, And it has a depth of about 700 m towards the seabed, and it can be seen that these current sediments have a complex structure consisting of Balabanlı and Ayvacık volcanics. The faults that are evident in the seismic sections where are not dependent on only one main fault but parallel to each other. Some of these parallel faults extend to the seabottom, while others extend to the lower level of the young sediment layers.
The formation of a young basin, about 25 km in length and 7 km in width, between Beydağı horst and Geyikalan horst, which is seen in Figure 5.1, is under control by Tuzla Fault and Balabanlı Faults. The earthquakes on the Tuzla Fault, Çamköy and Paşaköy segments are working as a listric normal fault and the earthquakes that are deep in the depths of this listric fault system are located at the western depths and come from under the sections. By contribution of the Balabanlı and the Tuzla faults basin is gradually opened and goes under water level It can be observed that the Geyikalan horst can turn into an island in the far future.