Batı Anadolu'nun özdirenç yapısının elektrik-elektromanyetik yöntemler ile araştırılması
The investigation of resistivity structure of Western Anatolia using electrical and electromagnetic methods
Yazar: MURAT BAYRAK
Danışman: PROF. DR. O. METİN İLKIŞIK
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 1998
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering
Dizin: Batı Anadolu = West Anatolia ; Manyetotelürik yöntem = Magnetotelluric method ; Öz direnç = Resistivity

Özet:
ÖZET BATI ANADOLU'NUN ÖZDİRENÇ YAPISININ ELEKTRİK- ELEKTROMANYETİK YÖNTEMLER İLE ARAŞTIRILMASI 1996 yaz arazi mevsiminde, Batı Anadolu'da iki doğrultu boyunca toplam 69 istasyonda ve 0.003125-2000 s periyot aralığında yaklaşık 5 km aralıklarla Manyetotelürik (MT) veri derlenmiştir. Batı Anadolu'da, Afrika ve Arabistan levhalarının Avrasya levhasına yakınlaşmasının sonucu olarak genişleme rejimi baskın durumdadır. Bundan dolayı, Batı Anadolu doğu-batı yönlü kıtasal kaçış tektoniği ile karakterize edilir. Mohr dairesi analizi, Batı Anadolu'da olduğu gibi oldukça karmaşık jeolojiye sahip bölgelerde elde edilen MT verilerinin etkin şekilde yorumlanmasında ve yeraltındaki jeolojik yapıların derin 1-B, 2-B ve 3-B doğasını anlaşılmasında önemli katkılar sağlamaktadır. Bu amaçla, hesaplanan MT empedans tensör bileşenlerinin gerçel ve sanal kısımları ayrı ayrı ele alınarak frekansın fonksiyonu olarak elde edilen Mohr daireleri yardımı ile yeraltını oluşturan kayaçların boyutsallık özellikleri bulunmuştur. Böyle bir analizde, 1-B yapılar Z'xy yatay ekseni üzerinde bir tek nokta olarak görünür. 2-B yapılar Z'xy ekseni üzerinde bir daire olarak görünürken 3-B yapılar Z'xy ekseninin dışında yerleşik bir daire olarak görünür. Bununla birlikte, Mohr daireleri üzerinden elde edilen ve rotasyonel sabitler olarak bilinen merkezil empedans (d3), anizotropi açısı (?) ve çarpıklık (y, skew, twist) gibi diğer boyutsallık büyüklükleri de hesaplanmıştır. Batı Anadolu'dan elde edilen MT verilerinin Mohr daireleri analizinden önemli bilgiler elde edilmiştir. Özellikle merkezil empedans (d3), anizotropi açısı (?) ve çarpıklık (y) gibi Mohr dairelerinin gerçel kısmının boyutsallık büyüklüklerinin yerel uzanım doğrultuları, görünür özdirenç ve empedans fazı gibi büyüklükler ile birlikte incelenmesi, Batı Anadolu'da ölçü doğrultulan üzerinde temel 2-B ve yerel 3-B bazı jeolojik yapıların varlığına işaret etmektedir. Bunlar, Menderes Masifi ile Bornova Filiş Zonu arasındaki zon, İzmir-Ankara suturu ve genişleme rejiminin ürünleri olan baza grabenlerdir (Gediz, Demirci, Gördes ve Bigadiç). Karmaşık düzlemde grafiksel olarak gösterilen Mohr daireleri ve rotasyonel sabitlerin yerel uzanım doğrultulan ile birlikte değerlendirilmesinin, Batı Anadolu'da derin çok boyutlu yeraltı yapısının belirlenmesinde güçlü ve kolay değerlendirilebilir bir yaklaşım sağladığı görülmüştür. Profil#l üzerinde 10 km ve 80 km derinliklere kadar ölçülen MT verilerinden özdirenç kesidi türetilmiştir. Menderes Masifi (Demirci Grabeni, Gördes Grabeni), Bornova Filiş Zonu (Bigadiç Grabeni), İzmir-Ankara suturu ve Sakarya zonunu da kesecek şekilde alınan doğrultu boyunca yapılan 2-B özdirenç ters çözüm modellemesi sonucunda, yüzeyde düşük özdirençlerle temsil edilen ve birkaç km ye ulaşan grabenlerin yapısı, derinlerde ise güneyden kuzeye doğru gevrek ve iletken sünek kabuğun yapısı ile İzmir-Ankara suturu altında yüksek özdirençle temsil edilen bir ortamın varlığı dikkat çekmektedir. XI

Abstract:
ABSTRACT THE INVESTIGATION OF RESISTIVITY STRUCTURE OF WESTERN ANATOLIA USING ELECTRICAL AND ELECTROMAGNETIC METHODS During the summer of 1996, magnetotelluric (MT) data were collected from 69 sites in the period range of 0.003 125-2000 s across western Turkey with a site spacing of approximately 5 km. In the Western Turkey the extensional tectonic regime regime is dominant as a results of the convergence of the African and Arabian plates against the Eurasian plates. Therefore, Western Turkey is characterised with east-west oriented continental escape tectonics. Mohr circle analysis provides important contributions to interpret of MT data efficiently which obtained from complex geological environment and to know about deep 1-D, 2-D and 3-D nature of geological structure. For this purpose, the dimensionality characteristics of the calculated elements of the MT impedance tensor are computed as a function of frequency in terms of the Mohr circles taking the real and imaginary parts of tensor elements separately. In such an analysis, one-dimensional structures appear as a single point, two-dimensional structures as a circle centered on the horizontal axes, while three-dimensional ones are as a circle centred off the horizontal (Z'xy) axes. Furthermore, other several dimensionality indicators, which are rotational invariants, were also computed such as central impedance (d3), anisotropy angle (X) and twist (y, skew) angle. Important information for Western Turkey is obtained using the Mohr circle analysis of MT data. Especially, a study of the dimensionality parameters of the real part of Mohr circles such as central impedance (ds), anisotropy angle (k) and skew (y) angle together with local strike directions, apparent resistivity and impedance phase implies the presence of some major 2-D and 3-D geological structures along profiles in Western Turkey. These are such as the zone between Menderes Massif and Bornova Flysh Zone, izmir-Ankara Suture and some grabens (Gediz, Demirci, Gördes and Bigadiç) which are the characteristics of the extensional regime of the region. We show that graphical representations of Mohr circles and rotational invariants in complex plane together with local strike directions provide a powerful and a simple tool to evaluate deep multidimensional structures in western Turkey. Resistivity cross sections to depths 10 km and 80 km has been derived from MT data on Profile#l. This profile extend across Menderes Massif (Demirci Graben, Gördes Graben), Bornova Flysh Zone (Bigadiç Graben), Izmir-Ankara Suture and Sakarya Zone. Important components of model resistivity structure are as follows. In the shallow depth, the structure of grabens was found to consist of conductive sediments about several kilometers. In the deep, structure of crust were investigated in detail which are divided two parts. The top part of crust is characterised resistive brittle structures however the bottom part is conductive ductile structures. Under the izmir-Ankara suture very high resistivity values were indicated.