Sismik migrasyon yöntemlerinin marmara denizi yansıma sismiği verilerine uygulanması ve aktif tektonik yorumu
Application of seismic migration methods to marmara sea reflection data and interpretation of active tectonics
Yazar: MEHMET ALİ ÜGE
Danışman: PROF. DR. ALİ İSMET KANLI
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeofizik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering

Özet:
Tez çalışması kapsamında, öncelikli olarak Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü'ne (MTA) ait Sismik-1 Araştırma Gemisi tarafından 1997 yılında toplanmış olan iki adet çok kanallı sismik yansıma hatları rutin ve rutin olmayan veri işlem basamakları kullanılarak işlenmiştir. Sismik yansıma hatlarının belirtilen veri işlem aşamaları, İstanbul Üniversitesi – Cerrahpaşa Mühendislik Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümünde bulunmakta olan Sismik Veri İşleme ve Yorumlama Laboratuvarı'nda yapılmıştır. Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü'ne (MTA) ait Sismik-1 Araştırma Gemisi tarafından 1997 yılında toplanmış olan iki adet çok kanallı sismik yansıma verisi, İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa Mühendislik Fakültesi Jeofizik Mühendisliği Bölümüne Emerson E&P ve Schlumberger firmalarının eğitim lisansı ile kullanıma sunduğu Emerson-Paradigm Echos & GeoDepth sismik veri-işlem yazılım paketi ve Schlumberger Petrel sismik yorumlama yazılım paketi kullanılarak işlenmiş ve yorumlanmıştır. Tez çalışması kapsamında kullanılan ve 66,137 km uzunluğa sahip olan iki adet çok kanallı sismik yansıma verisi öncelikle rutin veri işlem aşamaları kullanılarak işlenmiştir. Bu aşamalar sırasıyla, ham verilerin sisteme girilmesi ve atış ortamına geçirilmesi, verilerde bulunan istenmeyen izlerin tespiti ve kaldırılması, verilerde bulunan gürültülerin giderilmesi için süzgeç uygulaması, verilerdeki istenmeyen alanların atılması için kesme işlemi, genlik kazancı uygulaması, atış-alıcı düzeni geometri bilgisinin siteme tanıtılması, atış düzeninde bulunan verilerin ortak yansıma noktası düzenine geçirilmesi, hız analizi, NMO düzeltmesi ve kesme işlemi, yığma işlemi, yığma öncesi ve sonrası tekrarlı yansımaların giderilmesi, yığma sonrası zaman ve derinlik ortamı migrasyon işlemi şeklindedir. 
Tez çalışması kapsamında işlenen iki adet çok kanallı sismik yansıma verilerden Marmara Denizi Orta Havza bölgesinde toplanan M97-012A kodlu sismik yansıma verisi, verinin toplanma aşamasında yaklaşık olarak 4 km'lik bir atış kaybına uğradığı için M97-012A kodlu sismik yansıma verisi iki parçaya ayrılmış ve iki parça olarak ayrı ayrı veri işlem aşamalarına tabi tutulmuştur. Verilerin 1997 yılında eski bir teknoloji ile toplanması sonucu yapılan veri işlem aşamalarında büyük zorluklar çekilmiştir; fakat gelişen teknoloji ile bu zorlukların üstesinden gelinip başarılı ve yeni sonuçlar ortaya konulmaya çalışılmıştır. 
Çalışma kapsamında kullanılan iki adet çok kanallı sismik yansıma hattına rutin olan veri işlem aşamalarından sonra rutin olmayan veri işlem aşamaları (yığma öncesi derinlik migrasyonu) uygulanmıştır. İlk aşamada yapılan rutin veri işlem aşamaları ile elde edilen yığma sonrası zaman ve derinlik migrasyonu kesitlerine ek olarak, rutin olmayan veri işlem aşamaları ile yığma öncesi derinlik migrasyonu kesitleri elde edilmiştir. Yığma öncesi derinlik migrasyonu işlemi gerek akademik çalışmalarda gerekse doğalgaz ve petrol sektöründe öncül yöntem olarak kullanılmaktadır. Rutin olmayan veri işlem aşamalarında ise rutin veri işlem aşamalarından ilave olarak yığma hız analizi sonucunda elde edilen RMS hızları, yığma öncesi derinlik migrasyonunda kullanılacak olan ara hızlara dönüştürülmüş ve sisteme başlangıç hız modeli olarak tanımlanmıştır. Elde edilen kesitlerde bulunan ortak yansıma noktaları (CRP-Common Reflection Points) istenilen düz forma ulaşana kadar işlem sürdürülmüştür. Tez çalışması kapsamında kullanılan kesitlere uygulanan bu işlemler sonucunda M97-029 kodlu hat için üç yineleme M97-012A kodlu hattın her iki parçası içinde dört yineleme de ortak yansıma noktaları (CRP) yeteri kadar düz hale getirilmiş ve her hat için yığma öncesi derinlik migrasyon kesitleri elde edilmiştir.
Yapılan incelemeler sonucunda, Orta Havza içerisinde bundan önceki çalışmalarda tespiti yapılan faylara ek olarak (Tchalenko, 1970; Wilcox ve diğ., 1973; Barka, A. A. ve diğ., 1988; Sylvester, 1988; Şengör, 1995; Barka, A. A. ve diğ., 1997; Armijo ve diğ., 1999; Okay, A. I. ve diğ., 1999; Parke ve diğ., 1999; İmren ve diğ., 2001; Le Pichon ve diğ., 2001; Rangin ve diğ., 2001; Armijo ve diğ., 2002; Gökaşan ve diğ., 2002; Parke ve diğ., 2002; Yaltırak, 2002a; Yaltırak ve Alpar, 2002b;  Le Pichon ve diğ., 2003; Demirbağ ve diğ., 2003; İmren, 2003; Becel ve diğ., 2009; Becel ve diğ., 2010; Kurt ve diğ., 2011; Sorlien ve diğ., 2012; Shillington ve diğ., 2012; Bayrakçı G. ve diğ., 2013; Kurt ve diğ., 2013) yeni faylar tespit edilmiş ve bu fayların bölgenin tektonik özellikleri ile uyum içerisinde olduğu gözlemlenmiştir. Kalafat (2020)'e ait olan odak mekanizma çözümlemeleri, veri işlemi ve yorumlaması tez çalışması kapsamında yapılmış olan kesitler ile uyum içerisindedir. Orta Havza gerek ötelenme alanını barındırması gerek havza içerisinde yüzeye kadar çıkan fayları ile, gerekse de bölgede ve çevresinde açığa çıkan depremler ile halen faal bir hareket içerisinde olduğu söylenebilmektedir. 
Yapılan incelemeler sonucunda, Çınarcık Havzası içerisinde de bundan önceki çalışmalarda tespiti yapılan faylara ek olarak (Tchalenko, 1970; Wilcox ve diğ., 1973; Barka, A. A. ve diğ., 1988; Sylvester, 1988; Şengör, 1995; Barka, A. A. ve diğ., 1997; Armijo ve diğ., 1999; Okay, A. I. ve diğ., 1999; Parke ve diğ., 1999; İmren ve diğ., 2001; Le Pichon ve diğ., 2001; Rangin ve diğ., 2001; Armijo ve diğ., 2002; Gökaşan ve diğ., 2002; Parke ve diğ., 2002; Yaltırak, 2002a; Yaltırak ve Alpar, 2002b;  Le Pichon ve diğ., 2003; Demirbağ ve diğ., 2003; İmren, 2003; Becel ve diğ., 2009; Becel ve diğ., 2010; Kurt ve diğ., 2011; Sorlien ve diğ., 2012; Shillington ve diğ., 2012; Bayrakçı G. ve diğ., 2013; Kurt ve diğ., 2013) yeni faylar tespit edilmiş ve bu fayların bölgenin tektonik özellikleri ile uyum içerisinde olduğu gözlemlenmiştir. Kalafat (2020)'e ait olan odak mekanizma çözümlemeleri, veri işlemi ve yorumlaması tez çalışması kapsamında yapılmış olan kesitler ile uyum içerisindedir. Çınarcık Havzası gerek havza içerisinde yüzeye kadar çıkan fayları ile, gerekse de bölgede ve çevresinde açığa çıkan depremler ile halen faal bir hareket içerisinde olduğu söylenebilmektedir. Her iki bölgede de açığa çıkan depremlerin genel olarak odak mekanizmaları incelendiğinde ana depremlerin genellikle doğrultu atım bileşenine sahip olduğu açıkça görülmektedir. Bildiğimiz gibi Çınarcık Havzası'nın doğu kısmında havzaya giriş yapan Ana Marmara Fayı da doğrultu atım bileşeni içermektedir (İmren ve diğ., 2001; İmren, 2003; Le Pichon ve diğ., 2001; 2003).

Abstract:
The scope of the thesis is to evaluate, two multi-channel seismic reflection lines collected by the Seismic-1 Research Vessel of General Directorate of Mineral Research and Exploration (MTA) in 1997 using conventional and unconventional processing steps. Data processing and interpretation steps for the seismic reflection data are realized in the Geophysical Engineering Department of Istanbul University-Cerrahpaşa Engineering Faculty Seismic Data Processing and Interpretation Laboratory using Emerson-Paradigm Echos & GeoDepth and Schlumberger Petrel softwares, which are granted by Emerson E&P and Schlumberger companies. Two multi-channel seismic reflection data used in this thesis, which has 66,137 km length, are initially processed using conventional data processing steps. These steps are respectively given as follows; input of the raw data to the system and sorting them as shot domain, editting the undesired traces, filtering, muting, spherical gain correction, defining the shot-receiver geometry, sorting the data from shot gathers to common depth point (CDP) gathers, velocity analysis, NMO correction, NMO mute, stacking, removing the multiple reflections before and after stacking, post-stack time and depth migration. One of lines, M97-012A, which is located at the Central Basin at the Marmara Sea, is seperated and processed in two parts because of the misfire for 4 km length. 
Many difficulties were experienced during the data processing due to the technological limits at the time in 1997; however, many of these difficulties have been overcome and improved results have been obtained successfully.
After the conventional data processing, unconventional data processing steps (pre-stack depth migration) are applied to the multi-channel seismic reflection data. Correspondingly, post-stacking time and depth migration sections are obtained with the conventional data processing steps in the first stage, and pre-stack depth migration sections are obtained with the unconventional data processing steps. The pre-stack depth migration is primarily used in both academic, and oil and gas sectors. In the unconventional data processing stages, in addition to the conventional data processing steps, the RMS velocities which are obtained as a result of the stacking velocity analysis are converted to interval velocities, to be used in the pre-stack depth migration and these interval velocities are defined as the initial velocitiy model to the system. As a result of the initial processing steps, if the Common Reflection Points (CRP) of the cross-section did not become necessarily flat, the mentioned operations are repeated until the CRP gathers become flat enough. For the lines processed within the scope of the thesis, the CRP gathers became flat in three iterations for the line M97-029 and in four iterations for both parts of the line M97-012A. The results of pre-stack depth migration sections are found to be successful for both multi-channel seismic reflection lines.
In the thesis study, active tectonic interpretation of the region is realized considering the results of data processing and the focal mechanism solutions. In the recovered sections, several previously unknown faults are identified in the Central Basin, which are compatible with the known faults (Tchalenko, 1970; Wilcox et al., 1973; Barka, A. A. et al., 1988; Sylvester, 1988; Şengör, 1995; Barka, A. A. et al., 1997; Armijo et al., 1999; Okay, A. I. et al., 1999; Parke et al., 1999; İmren et al., 2001; Le Pichon et al., 2001; Rangin et al., 2001; Armijo et al., 2002; Gökaşan et al., 2002; Parke et al., 2002; Yaltırak, 2002a; Yaltırak and Alpar, 2002b;  Le Pichon et al., 2003; Demirbağ et al., 2003; İmren, 2003; Becel et al., 2009; Becel et al., 2010; Kurt et al., 2011; Sorlien et al., 2012; Shillington et al., 2012; Bayrakçı G. et al., 2013; Kurt et al., 2013) and other tectonic features. The focal mechanism solutions of Kalafat (2020) are also observed to be compatible with the interpreted sections. Considering the displacement area of the basin, the faults that reach to the surface, and the earthquakes that occurred in the region and its surrounding area, it can be concluded that the Central Basin is still under active deformation. 
Similarly, several previously non-identified faults are also determined in the Çınarcık Basin and the earthquakes occured in the region are found to be compatible with the presence (Tchalenko, 1970; Wilcox et al., 1973; Barka, A. A. et al., 1988; Sylvester, 1988; Şengör, 1995; Barka, A. A. et al., 1997; Armijo et al., 1999; Okay, A. I. et al., 1999; Parke et al., 1999; İmren et al., 2001; Le Pichon et al., 2001; Rangin et al., 2001; Armijo et al., 2002; Gökaşan et al., 2002; Parke et al., 2002; Yaltırak, 2002a; Yaltırak and Alpar, 2002b;  Le Pichon et al., 2003; Demirbağ et al., 2003; İmren, 2003; Becel et al., 2009; Becel et al., 2010; Kurt et al., 2011; Sorlien et al., 2012; Shillington et al., 2012; Bayrakçı G. et al., 2013; Kurt et al., 2013) of these faults and other tectonic features. The focal mechanism solutions of Kalafat (2020) are also observed to be compatible with the interpreted sections. Considering the faults that reach to the surface, and the earthquakes that occurred in the region and its surrounding area, it can be concluded that the Çınarcık Basin is still under active deformation. When the focal mechanisms of the earthquakes around the interpreted lines are investigated, it is clearly seen that the main earthquakes generally have strike-slip components similar to the Main Marmara Fault, which enters the Basin in the eastern part of the Çınarcık Basin (İmren et al., 2001; Le Pichon et al., 2001; İmren, 2003; Le Pichon et al., 2003).