Tekirdağ havzası yüksek çözünürlüklü sismik yansıma verilerinin işlenmesi ve yorumlanması
Processing and interpreting high resolutioned seismic reflection datas of the Tekirdag basin
Yazar: EMRE PERİNÇEK
Danışman: DOÇ. DR. HÜLYA KURT
İstanbul Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering

Özet:
Bu çalışma İstanbul Teknik Üniversitesi, Dokuz Eylül Üniversitesi, Columbia-Missouri Üniversitesi ve Columbia Üniversitesi, Lamont Doherty Earth Observatory (LDEO) ortaklığındaki TAMAM (Turkish American Multichannel Marmara) projesi adı altında Marmara Denizi'nde toplanan çok kanallı sismik yansıma verilerinin işlenmesi ve yorumlanması ile gerçekleştirilmiştir. Sismik veriler Dokuz Eylül Üniversitesi'ne ait Piri Reis araştırma gemisi ile 1-22 Temmuz 2008 tarihleri arasında toplanmıştır. Bu tez kapsamında Tekirdağ Havzası içerisinde ve Tekirdağ sırtında bulunan toplam 360 km uzunluğunda 12 adet sismik hat işlenmiş ve yorumlanmıştır. Verilerin kayıt uzunluğu 4 s, örnekleme aralığı 1 ms olarak seçilmiştir. Nyguist frekansı 1 ms örnekleme aralığına bağlı olarak 500 Hz'tir. Kaynak olarak 45+45 hacminde ve 160 bar basınç üretebilen 1 adet hava tabancası kullanılmıştır. Kayıt esnasında kullanılan 72 aktif kanal mevcut olup her bir alıcı grubu 8 hidrofon içermektedir. Hidrofonları çeken kablo 450 m boyundadır. Alıcı grup aralığı 6.25 m olarak düzenlenmiş olup atış mesafesi deniz tabanının sığ veya derin olma durumuna göre 40-100 m, atış aralığı ise 12.75 ve 18.75 m olarak değiştirilmiştir.Sismik veriler İTÜ Maden Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümü, Nezihi Canıtez Veri İşlem Laboratuarında işlenmiştir. Verilerin işlenmesinde geleneksel sismik veri işlem basamakları uygulanmıştır. Bunun için sırasıyla, verilerin SEGY formatından dahili formata çevrilmesi, sismik hat içi atış-alıcı düzeni geometrisi tanımı, istenmeyen kalitedeki sismik izlerin ayıklanması, atış düzeninden ortak yansıma noktası düzenine geçilmesi, genlik kazancı uygulaması, frekans süzgeçlemesi, yığma işlemi, hızı analizi, NMO düzeltmesi ve NMO işlemi ile ortaya çıkan bozucu etkilerin giderilmesi, yığma işlemi, zaman ortamında sismik göç ve otomatik genlik kazancı işlemleri uygulanmıştır.İşlenen verilerin yorumları zaman ortamındaki sismik göç kesitleri kullanılarak yapılmıştır. Tekirdağ Havzası'nı güneyden sınırlayan Kuzey Anadolu Fayı (KAF) havzanın oluşumunda en etkili unsurdur. KAF sismik kesitlerde deniz tabanından başlayarak yaklaşık 3 km derinliklere kadar ulaşan düşey bir süreksizlik olarak takip edilir. Tekirdağ Havzası'nın güneyden sınırlayan KAF, K-G doğrultulu sismik hatlarda kuzeye eğimlenen bir görüntü vermektedir. Doğu-batı doğrultulu 46 no'lu hatta havza çökel birimlerinin kuzeydoğu uç kısımdaki kenar fayı ile birlikte güneybatıya doğru eğimlendiği görülürken, 57 no'lu hat üzerinde ise bu söz konusu birimlerin havzayı güneyden sınırlayan ana fay ile birlikte kuzeydoğuya doğru eğimli olduğu anlaşılmaktadır. Bu yönelimler, Tekirdağ Havzası'nın günümüzdeki şeklini ve oluş biçimini açıklar niteliktedir. Havza içinde KAF'a bağlı olarak gelişen aktif normal faylanmalar yaklaşık KD-GB doğrultusunda uzanır.Sismik kesitlerden ayrıca KAF'ın kuzeyinde, faylanma ile eş zamanlı gelişen yaklaşık 1.5 km toplam kalınlıklı çökel paketleri tespit edilmiştir. Bu çökel paketleri görünürde 6 adet olup havza üst seviyelerinde ortalama 50-100 m, alt birimlerde ise 200-250 m arasında değişmektedir. Söz konusu tüm birimleri bu çalışmada işlenen ve yorumlanan 38, 39 ve 40 no'lu hatlar üzerinden 250 m'den kesecek koordinat bilgileri, yakın gelecekte Marmara Denizi'nde gerçekleştirilmesi planlanan `'Ocean Drilling Programı'' için referans olarak önerilebilir.Bir diğer bulgu ise 46 no'lu hatta Tekirdağ Havzası'nın güneybatı kısmında gözlenen ilginç kubbe yapılarıdır. Söz konusu yapıların hız analizi esnasında yanal yönde düşük hız bilgileri taşıdığı ve bir süre sonra hızların artarak bu nedenle yapıların kenar uzantılarında gözlenen yüksek genlikli izlerin oluştuğu düşünülmektedir. Düşük hızların belirli bir CDP aralığında süreklilik arz etmesi yapıların geometrisiyle ilişkilendirildiğinde, gerçek bir yapı ile karşılaşıldığını düşündürmektedir. Bu alan daha sonraki çalışmalar için dikkat çekici özelliğinden dolayı önerilebilir.Bütün bu bulgular ışığında gelecekte Tekirdağ Havzası civarında yapılması planlanan çalışmalar için farklı konuma sahip hatlar ve Kuzey Anadolu Fayı'nın havza içerisinde daha derinlerdeki durumunu görmek açışından farklı frekans parametreleriyle çalışılması bölgenin daha da aydınlatılması açısından önemli katkılar sağlayacaktır.

Abstract:
In this study multi-channel seismic reflection data from the Marmara Sea were processed and interpreted. The data were collected with the collaboration of Istanbul Technical University, Dokuz Eylul University, Columbia- Missouri University and Columbia University, Lamont Doherty Earth Observatory (LDEO) by under named as TAMAM (Turkish American Marmara Multichannel) project. Seismic data were collected in between 1-22 July, 2008 by Piri Reis Research/Wessel of Dokuz Eylul University. In this thesis, total length of 360 km seismic data in Tekirdag Basin having 12 lines have been processed and interpreted. Recording length of the data and sampling rate were chosen as 4 s and 1 ms respectively. Nyquist frequency is 500 Hz with the sampling rate value of 1 ms. As source, 1 air gun that has volume and 160 bar pressure was used. The number of active channel is 72 and every channel has 8 hydrophones. Streamer length is 450 meters. Receiver group interval was 6.25 meter and shot interval was changing between 12.75-18.75 m and offset was varied between 40-100 meters related to the depth value of the sea bottom.The data were processed in the Nezihi Canitez Data Processing Laboratory of the Department of Geophysics, ITU. A conventional seismic reflection data processing steps was applied to the data as follows: Transferring data from SEGY to the internal format, in-line geometry definition, trace editing, CDP sorting, gain correction, band-pass frequency filtering, velocity analysis and normal-move-out (NMO) correction, muting, stacking, time migration, depth migration and automatic Gain Control (AGC).First of all line geometry pattern definition has been done in order to fit the correct shot-receiver accordance by using data acquisition parameters. Subsequently a shot data has been illustrated. Secondly, a single seismic section was constituted that gave a general idea about the geological view of the line by putting every channel?s first trace to head for each shot. By edit operator the bad traces on 13th channel omitted from all lines. By scrutinizing of 72 channel shots, some of the low frequency noises observed that?s frequency band is between 0,8-2 Hz. To reject those noises from the data, a band pass filter operator designed, that?s low cut frequency band 10-20 Hz and high cut frequency is between 200-250 Hz. By that way the frequencies lower than 10 Hz. and higher than 250 Hz rejected from the all data context. As following, gain analyzing implemented to compensate descended gain values due to traces? go away from the source toward to depths. Before the gain application the values read as -20 db. By Applied gain with some coefficients for defined time depths, the gain value pulled up to -10 db around. After the geometry definition, editing, filtering and gain analyzing, shot traces converted to the CDP (Common Depth Point) domain to make velocity analysis and product stack sections.In order to make transition to the CDP?s domain, fold number calculated as 12 by using the acquisition parameters that are group interval, number of channel and shot interval. After transition to the CDP?s, the traces prepared to be ready starting velocity analyzing. The velocity analyzing has been implemented for each 200 CDP trace gap. Analyzing was done meticulously by paying attention to correlation between each of CDP traces. Especially it was important to follow horizontal velocity continuity and not to assign any velocity values inside the sea bottom multiples in order not to define incorrect formations on the stack sections. After velocity analyzing, NMO (Normal Move Out) correction was applied to eliminate break affects on the far offsets and then stack section produced. To get final seismic section the processing step migration applied that is in regarded with formations? sloppy that makes fake affect in view of defining and interpretation of geological structures? correct place. Application of this processing step, wave equation migration was used that considers almost no velocity changing on horizontal direction because of project?s target. It is defined the geological structure?s maximum inclination amount as millisecond on each CDP viewed on the stack section. By that way it was defined maximum inclination amount will be able to see on final section. Finally AGC (Automatic Gain Control) was applied all trace in 500 ms window to enhance gain and get making correlation between traces was lost in the dipper. In order to clean final sections from noises that occurred due to AGC on the top of the sea basement, mute process was applied by cutting the all noises from section.Tekirdag Basin is a rhomb-shaped extensional basin long axis is 40 km, and wide axis is 15 km length. At the deepest part of it in the middle of the basin is 1190 m. Given the bathymetry, averagely 800-900 m sharp canyons bounders north of the basin. On the south of the Tekirdag Basin, milder fall transitions seemed rather than north part. West Marmara Ridge is 440 m depth as located at the eastern of the Tekirdag Basin. Ridge is bounded by 840 m depth valley from the both side east and west. Interpretation of the processed data was done by using seismic migration sections. The North Anatolian Fault (NAF) that borders Tekirdag basin from the south accounts for the formation of the basin. The NAF in the seismic sections can be observed as a vertical discontinuity from the sea bottom to the approximately 3 km depths.The NAF bounders Tekirdag Basin at the south, appears as dipping to the north on the N-S directed lines. On the other hand, it is observed that, sediman groups have tendency to deep toward southwest by the side fault at the northeast part of line 46. On the contrast to line 46, the sediman groups are viewed as dipping to the northeast by NAF on line 57. All those geological tendencies would have qualify to explain present formation and occurring stages of the Tekirdag Basin. By Interpretation of the 12 seismic lines most of in the Tekirdag Basin, it is seemed that the NAF deeps to the north side from the south of the basin. At the northeastern part of the Tekirdag Basin that is west side of the West Marmara Ridge side compression faults bounders the Western Ridge. This is the tectonic that has qualification be able to explain occurring cause of the West Marmara Ridge.In addition the basically 3 secondary faults interpreted in the Tekirdag Basin, those occurred by the NAF. It is interested that those secondary faults on the NNE-SSW direction on the contrast with previous studies? tectonic fault models. Those direction of the secondary fault implicate direction of the North Anatolian Fault accordingly Tekirdag Basin?s. All those findings provide new perspectives about western part of the Marmara Trough. There are many views about the North Anatolian Fault?s geometry in the Sea of Marmara. One of them is Tekirdag Basin is a pull-apart basin developed as long as activation of the cross segments of the NAF. Other view is on the direction of NAF is a single fault model crossing the Marmara Sea throughout. In this study according to fault dipping geometry in the Tekirdag Basin, especially on NE-SW directed lines, implies that basin?s existing format causes of cross movement of the those faults.On the other hand Tekirdag Basin seems as less active trough given having little number of secondary faults comparison to other basins in the Marmara Sea such as Cınarcik and Centre Basin. Accordingly, it can be considered that the NAF is less active at the Western Marmara Trough if compared with others segments in the Marmara Sea.There exist secondary normal faults in the basin extending nearly NE-SW direction. In addition, the syn-transform sediments with the 1.5 km thicknesses were determined from the sections. Those sedimans? average thicknesses are between 50 to 100 m at the top levels and 200-250 m at the down levels within basically 6-7 certain formations that could be reached all formations by 250 m drilling on lines 38, 39 and 40 can be suggested as reference coordinate points for the being planned Ocean Drilling Program in the near future on the Sea of Marmara.One another thing is observed some interesting dome structures on line 46 close to western side of the basin. It is considered that those structures are representing the real view because of velocity analyzing implied some low velocities on the horizontal direction then increased up again. This explains dome structures? having high gained traces on its side border on the right. It can be suggested that those area could be investigated for the afterwards studies fundamentally.In the lights of the all those findings covers processing, faced interesting geological structures with their parameters and interpretation, it is possible to have lots of idea in regards with studied area?s tectonic evolution by making correlation with previous studies, but also could be considered to acquire new data with different located lines and different frequency to determine response of the NAF in the deeper part of the Tekirdag Basin.