Sismik Hız değişimleri

1. SonuçlarSonuçlarSonuçlarSonuçlar
Yöntem: Cisim Dalga Hızlarının DeğişimiYöntem: Cisim Dalga Hızlarının DeğişimiYöntem: Cisim Dalga Hızlarının DeğişimiYöntem: Cisim Dalga Hızlarının Değişimi
KAYA FİZİĞİ SİSMOLOJİSİKAYA FİZİĞİ SİSMOLOJİSİKAYA FİZİĞİ SİSMOLOJİSİKAYA FİZİĞİ SİSMOLOJİSİSeda TEMEL, Ali Osman ÖNCEL
Kaya Fiziği Ve 4D Sismoloji Dersi, Ocak 2016
Katkı BelirtmeKatkı BelirtmeKatkı BelirtmeKatkı Belirtme
Çalışma Alanı: Campi Flegrei KalderasıÇalışma Alanı: Campi Flegrei KalderasıÇalışma Alanı: Campi Flegrei KalderasıÇalışma Alanı: Campi Flegrei Kalderası
Campi Flegrei kalderası Akdeniz’de bulunan aktif hidrotermal sistemlerden birisidir.
Bu kaldera büyük bir zemin deformasyonuna uğramıştır. Bu olaya neden olan
koşulların araştırılması kapsamında kalderanın yapısı, hız değişiminde etkin olan
sıvılar 3 boyutlu gecikme zamanı tomografisi ve kaya fiziği modellemesi kullanılarak
tespit edilmiştir. Zemin deformasyonunun olduğu Puzzuali’den 1982-1984 yılları
arasında 40 bin kişi tahliye edilmiştir. 1982-1984 yıllarında 15 binden fazla büyüklüğü
maksimum 4 olan depremler meydana gelmiştir. Bölgenin zemininde yaklaşık 2 metre
yükselme meydana gelmiştir. Bölgenin sismik aktivitesi 4’ten büyük depremler üretse
de (yükselmenin 70-80 cm olduğu durumlarda), kalderada görülen deformasyon düşük
seviye de kalmıştır. Sismik veriler ile sığ magmatik rezervuar tam olarak
tanımlanamasa da Campi Flegrei’de bulunan kayaçlar büyük gerilme oranına rağmen
yüksek dayanım göstermişlerdir.
Şekil 2: Zamana bağlı düşeyde yer değiştirme ve kimyasal değişim grafikleri. A) Son
2000 yılda Pozzuoli’de ölçülen düşeydeki yer değiştirmeyi göstermektedir. Ayrıca
bölgede görülen tarihsel ve volkanik depremlerde çizim üstünde mevcuttur. B)
Düşeyde olan yer değiştirme son 34 yıl için ölçülen CO2 (açık siyah daire) ve CH4
ölçümleri ile birlikte görülmektedir. Grafikten görülen deformasyon sismik aktivite ile
beraber gelişmektedir. Sismik aktivitenin büyüklüğü 17 kasım 1983 te meydana gelen
deprem ile dikkat çekici ölçüde büyümüştür. Sismik aktiviteye göre yükselim 1.77
metreye kadar yükselmiştir.
Campi Flegrei kalderasında toplanan pasif veriler ile 3 boyutlu tomografik görüntüleme
yapılmıştır. Yaklaşık 3 km derinlikteki yüksek hızlı sismojenik alan ile örtü kayanın yeri ve
morfolojisi P ve S dalgası hızlarına ters çözüm uygulanarak bulunmuştur. Örtü kayanın
mikro yapısı ve kaya fiziği özellikleri temel kayanın mikro yapısal bileşimi 1-2 km ve 2-2.8
km arasındaki derinliklerden alınan sondaj karotlardan alınan örneklerden incelenmiştir.
Şekil 4: Şekilde P dalgası hız modeli görülmektedir. Bölgenin merkez kısmı düşük
hız ile gösterilmiştir. Sismik aktivitenin çoğu bu alanda oluşmaktadır. Sismojenik
alan sandiviç gibi derindeki temel kaya üzerinde konkav şeklindedir. Sismik
seviyede görülen hız değerleri 2800-3300 m/sn arasındadır. Pozzuoli altında sismik
seviye yay şeklinde yükselim göstermektedir. Sismik seviye örtü kaya olarak
adlandırılıp derinliğe bağlı sismik hızlara ait modeller çıkarıldığında P ve S dalga
hızlarının bazı derinliklerde birbirlerine ters bir şekilde biri artarken diğerinin
azaldığı görülmektedir.
Şekil 6: Yüksek çözünürlüklü SEM görüntülemesi ile temel kayanın incelenmesi.
Farklı büyütme ölçeklerinde geçirgen çeperlere sahip (A,B,D,E), hizalı, kalsit
taneleri ve kuvars ve feldispat bakımından zengin matris arasında sıralanmış iğnecik
şekilli aktinolitler görülmektedir (A ve D). Karbon kürelerinin kümelenmesi (grafit)
(G ve H) 10 µm boyutunda iğnemsi aktinolitler arasında oluşmuştur.
Şekil 8: Örtü kayanın elastik modülü ve dayanımı.A)Young modülünün bulk modülü
(kare) ve shear modüllerinin (daire) fonksiyonu olarak değişimi. göstermektedir. Modüller
gerilme koşulları altında örtü kayadan alınan numunelerde ölçülen P ve S dalga hızlarından
hesaplanmıştır (yeşil,turuncu ve mavi semboller). Aynı koşullar altında bölgede mostra
veren piroklastik Neapolitan Yellow Tuff ve Campanian Ignimbrite’de daha yüksek
değerler ölçülmüştür. B) Basınç dayanımı ve Young modülü betonun kür yaşına göre
çizdirilmiştir. Siyah dörtgenler oluşum yaşını göstermektedir. Neapolitan Yellow Tuff (sarı
kareler) ve Campanian Ignimbrite (gri kareler) daha düşük elastik modüller ve basınç
dayanımı göstermektedir. Pembe ve kahverengi daireler Romalıların yaptığı betonlardan
ölçülen Young modülü ve basınç dayanımını işaret etmektedir.
Şekil 3: 2005 yılında bölgede toplanan sismik veriler ile depremlerin lokasyonları
tekrar tespit edilmiştir. Siyah çizgiler deformasyonu göstermektedir. Deformasyon
çizgileri doğu batı yönünde birbirine daha yakındır. Deformasyonun Pozzuoli’de
yoğunlaştığı şekilden görülebilmektedir .Ters üçgenler sismik istasyonları, siyah
yıldızlar son olan depremlerin yerlerini göstermektedir.
*Campi Flegrei kalderasında yapılan kayaç akışkan etkileşimine göre mekanik özelliklerinin
tespiti diğer volkan sistemleri içinde yapılmalıdır.
*Doğa şartlarının neden olduğu kaya-sıvı etkileşimi, mikro yapılar ve mekanik özelliklerin
değişimi yer malzemelerinin performansını bize göstermektedir.
*Bu da gerilimin büyük değişim gösterdiği malzemeler (kuyu içi duvarında kullanılan beton),
kesme gerilmesinin yüksek olduğu malzemeler (sismik tehlikesi olan alanlarda kullanılan
inşaat malzemeleri), kendi kendini onaran malzemeleri (jeolojik atık depolaması)
tanımamızı ve kullanmamızı sağlamaktadır.
*Campi Flegrei deki pozzolana açısından zengin örtü kayası, Roma yapılarının duvarlarını
yapmak için hazırlanan harcın neden bu kadar dayanımı yüksek olduğunu anlamamıza
yardımcı olmuştur.
*Vanorio T., Kanitpanyacharoen W., “Rock physics of fibrous rocks akin to Roman concrete
explains uplifts at Campi Flegrei Caldera” , Science, 2015, 349.6248: 617-621.
* Vanorio, T., Virieux, J., Capuano, P., Russo, G. ,”Three dimensional seismic tomography‐
from P wave and S wave microearthquake travel times and rock physics characterization of
the Campi Flegrei Caldera”, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2005, (1978–
2012), 110(B3).
*https://www.youtube.com/watch?
v=tOM7OYWbgpQ&index=8&list=PLrgWAYZHpg9Uye2hKuF0Y_GJZ_cU9nEBG
Yapılan analizlerde enjeksiyon oranı kuyu işlem parametreleri arasında tetiklenen sismik aktivite olasılığını arttıran en önemli parametredir. Yüksek enjeksiyon oranı olan SWD kuyularının yakınlarında iki kat daha fazla deprem oluşmaktadır. Enjeksiyon oranının yüksek olması çevresel rezervuar basıncını büyük oranda etkiler, bu da olasılığın artmasına faydaki gerilmenin değişmesine neden olur. Yüksek miktarda enjeksiyon yapılan kuyularda rezervuarın büyüklüğü ve uzanımı, fayın basınç dağılımı değişmektedir. Bu yapılan çalışmada diğer parametrelerin deprem ile ilişkisinin gücü saptanmamıştır. Enjeksiyon oranı ve toplam
enjeksiyon hacmi gibi işlem parametreleri arasındaki farkın yeni üretim teknikleri geliştirdiği görülmüştür. Petrol ve gaz endüstrisi bu işlem parametrelerini kullanarak enjeksiyon kuyuları nedeni ile oluşan deprem sayılarını azaltabilirler.
Yapılan analizlerde enjeksiyon oranı kuyu işlem parametreleri arasında tetiklenen sismik aktivite olasılığını arttıran en önemli parametredir. Yüksek enjeksiyon oranı olan SWD kuyularının yakınlarında iki kat daha fazla deprem oluşmaktadır. Enjeksiyon oranının yüksek olması çevresel rezervuar basıncını büyük oranda etkiler, bu da olasılığın artmasına faydaki gerilmenin değişmesine neden olur. Yüksek miktarda enjeksiyon yapılan kuyularda rezervuarın büyüklüğü ve uzanımı, fayın basınç dağılımı değişmektedir. Bu yapılan çalışmada diğer parametrelerin deprem ile ilişkisinin gücü saptanmamıştır. Enjeksiyon oranı ve toplam
enjeksiyon hacmi gibi işlem parametreleri arasındaki farkın yeni üretim teknikleri geliştirdiği görülmüştür. Petrol ve gaz endüstrisi bu işlem parametrelerini kullanarak enjeksiyon kuyuları nedeni ile oluşan deprem sayılarını azaltabilirler.
Şekil 5: Campi Flegrei bölgesinden toplanılmış kaya numunelerinden elde edilen P
dalga hızı, S dalga hızı ve Vp/Vs oranını gösteren grafikler şekilde verilmiştir.
Buradaki temel amaç Vp/Vs oranının gözenek sıvısı basıncı ve sıvı saturasyonuna
bağlı olup olmadığının incelenmesidir. Deney kayacın buhara doygun olduğu zaman
başlamıştır. Sıcaklık ve kuşatılmış çevresel basınç sabit alınmıştır
Şekil 7: Örtü kaya için yüksek çözünürlüklü SEM görüntülemesi. Mikrokristalin
matrisler farklı büyütme ölçeklerinde incelenmişler (A ve B) ve Kalsit kalıntıları
görülmektedir (C). Ayrıca kesitlerden katmanlı ve telsi tobermorite mineralinin
matris içerisinde birbiri içerisine geçtiğini görmekteyiz (D ve F).
Şekil 1: İtalya Campi Flegrei kalderasının Google Earth görüntüsü.

2. SonuçlarSonuçlarSonuçlarSonuçlar
Yöntem: Cisim Dalga Hızlarının DeğişimiYöntem: Cisim Dalga Hızlarının DeğişimiYöntem: Cisim Dalga Hızlarının DeğişimiYöntem: Cisim Dalga Hızlarının Değişimi
KAYA FİZİĞİ SİSMOLOJİSİKAYA FİZİĞİ SİSMOLOJİSİKAYA FİZİĞİ SİSMOLOJİSİKAYA FİZİĞİ SİSMOLOJİSİSeda TEMEL, Ali Osman ÖNCEL
Kaya Fiziği Ve 4D Sismoloji Dersi, Ocak 2016
Katkı BelirtmeKatkı BelirtmeKatkı BelirtmeKatkı Belirtme
Çalışma Alanı: Campi Flegrei KalderasıÇalışma Alanı: Campi Flegrei KalderasıÇalışma Alanı: Campi Flegrei KalderasıÇalışma Alanı: Campi Flegrei Kalderası
Campi Flegrei kalderası Akdeniz’de bulunan aktif hidrotermal sistemlerden birisidir.
Bu kaldera büyük bir zemin deformasyonuna uğramıştır. Bu olaya neden olan
koşulların araştırılması kapsamında kalderanın yapısı, hız değişiminde etkin olan
sıvılar 3 boyutlu gecikme zamanı tomografisi ve kaya fiziği modellemesi kullanılarak
tespit edilmiştir. Zemin deformasyonunun olduğu Puzzuali’den 1982-1984 yılları
arasında 40 bin kişi tahliye edilmiştir. 1982-1984 yıllarında 15 binden fazla büyüklüğü
maksimum 4 olan depremler meydana gelmiştir. Bölgenin zemininde yaklaşık 2 metre
yükselme meydana gelmiştir. Bölgenin sismik aktivitesi 4’ten büyük depremler üretse
de (yükselmenin 70-80 cm olduğu durumlarda), kalderada görülen deformasyon düşük
seviye de kalmıştır. Sismik veriler ile sığ magmatik rezervuar tam olarak
tanımlanamasa da Campi Flegrei’de bulunan kayaçlar büyük gerilme oranına rağmen
yüksek dayanım göstermişlerdir.
Şekil 2: Zamana bağlı düşeyde yer değiştirme ve kimyasal değişim grafikleri. A) Son
2000 yılda Pozzuoli’de ölçülen düşeydeki yer değiştirmeyi göstermektedir. Ayrıca
bölgede görülen tarihsel ve volkanik depremlerde çizim üstünde mevcuttur. B)
Düşeyde olan yer değiştirme son 34 yıl için ölçülen CO2 (açık siyah daire) ve CH4
ölçümleri ile birlikte görülmektedir. Grafikten görülen deformasyon sismik aktivite ile
beraber gelişmektedir. Sismik aktivitenin büyüklüğü 17 kasım 1983 te meydana gelen
deprem ile dikkat çekici ölçüde büyümüştür. Sismik aktiviteye göre yükselim 1.77
metreye kadar yükselmiştir.
Campi Flegrei kalderasında toplanan pasif veriler ile 3 boyutlu tomografik görüntüleme
yapılmıştır. Yaklaşık 3 km derinlikteki yüksek hızlı sismojenik alan ile örtü kayanın yeri ve
morfolojisi P ve S dalgası hızlarına ters çözüm uygulanarak bulunmuştur. Örtü kayanın
mikro yapısı ve kaya fiziği özellikleri temel kayanın mikro yapısal bileşimi 1-2 km ve 2-2.8
km arasındaki derinliklerden alınan sondaj karotlardan alınan örneklerden incelenmiştir.
Şekil 4: Şekilde P dalgası hız modeli görülmektedir. Bölgenin merkez kısmı düşük
hız ile gösterilmiştir. Sismik aktivitenin çoğu bu alanda oluşmaktadır. Sismojenik
alan sandiviç gibi derindeki temel kaya üzerinde konkav şeklindedir. Sismik
seviyede görülen hız değerleri 2800-3300 m/sn arasındadır. Pozzuoli altında sismik
seviye yay şeklinde yükselim göstermektedir. Sismik seviye örtü kaya olarak
adlandırılıp derinliğe bağlı sismik hızlara ait modeller çıkarıldığında P ve S dalga
hızlarının bazı derinliklerde birbirlerine ters bir şekilde biri artarken diğerinin
azaldığı görülmektedir.
Şekil 6: Yüksek çözünürlüklü SEM görüntülemesi ile temel kayanın incelenmesi.
Farklı büyütme ölçeklerinde geçirgen çeperlere sahip (A,B,D,E), hizalı, kalsit
taneleri ve kuvars ve feldispat bakımından zengin matris arasında sıralanmış iğnecik
şekilli aktinolitler görülmektedir (A ve D). Karbon kürelerinin kümelenmesi (grafit)
(G ve H) 10 µm boyutunda iğnemsi aktinolitler arasında oluşmuştur.
Şekil 8: Örtü kayanın elastik modülü ve dayanımı.A)Young modülünün bulk modülü
(kare) ve shear modüllerinin (daire) fonksiyonu olarak değişimi. göstermektedir. Modüller
gerilme koşulları altında örtü kayadan alınan numunelerde ölçülen P ve S dalga hızlarından
hesaplanmıştır (yeşil,turuncu ve mavi semboller). Aynı koşullar altında bölgede mostra
veren piroklastik Neapolitan Yellow Tuff ve Campanian Ignimbrite’de daha yüksek
değerler ölçülmüştür. B) Basınç dayanımı ve Young modülü betonun kür yaşına göre
çizdirilmiştir. Siyah dörtgenler oluşum yaşını göstermektedir. Neapolitan Yellow Tuff (sarı
kareler) ve Campanian Ignimbrite (gri kareler) daha düşük elastik modüller ve basınç
dayanımı göstermektedir. Pembe ve kahverengi daireler Romalıların yaptığı betonlardan
ölçülen Young modülü ve basınç dayanımını işaret etmektedir.
Şekil 3: 2005 yılında bölgede toplanan sismik veriler ile depremlerin lokasyonları
tekrar tespit edilmiştir. Siyah çizgiler deformasyonu göstermektedir. Deformasyon
çizgileri doğu batı yönünde birbirine daha yakındır. Deformasyonun Pozzuoli’de
yoğunlaştığı şekilden görülebilmektedir .Ters üçgenler sismik istasyonları, siyah
yıldızlar son olan depremlerin yerlerini göstermektedir.
*Campi Flegrei kalderasında yapılan kayaç akışkan etkileşimine göre mekanik özelliklerinin
tespiti diğer volkan sistemleri içinde yapılmalıdır.
*Doğa şartlarının neden olduğu kaya-sıvı etkileşimi, mikro yapılar ve mekanik özelliklerin
değişimi yer malzemelerinin performansını bize göstermektedir.
*Bu da gerilimin büyük değişim gösterdiği malzemeler (kuyu içi duvarında kullanılan beton),
kesme gerilmesinin yüksek olduğu malzemeler (sismik tehlikesi olan alanlarda kullanılan
inşaat malzemeleri), kendi kendini onaran malzemeleri (jeolojik atık depolaması)
tanımamızı ve kullanmamızı sağlamaktadır.
*Campi Flegrei deki pozzolana açısından zengin örtü kayası, Roma yapılarının duvarlarını
yapmak için hazırlanan harcın neden bu kadar dayanımı yüksek olduğunu anlamamıza
yardımcı olmuştur.
*Vanorio T., Kanitpanyacharoen W., “Rock physics of fibrous rocks akin to Roman concrete
explains uplifts at Campi Flegrei Caldera” , Science, 2015, 349.6248: 617-621.
* Vanorio, T., Virieux, J., Capuano, P., Russo, G. ,”Three dimensional seismic tomography‐
from P wave and S wave microearthquake travel times and rock physics characterization of
the Campi Flegrei Caldera”, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 2005, (1978–
2012), 110(B3).
*https://www.youtube.com/watch?
v=tOM7OYWbgpQ&index=8&list=PLrgWAYZHpg9Uye2hKuF0Y_GJZ_cU9nEBG
Yapılan analizlerde enjeksiyon oranı kuyu işlem parametreleri arasında tetiklenen sismik aktivite olasılığını arttıran en önemli parametredir. Yüksek enjeksiyon oranı olan SWD kuyularının yakınlarında iki kat daha fazla deprem oluşmaktadır. Enjeksiyon oranının yüksek olması çevresel rezervuar basıncını büyük oranda etkiler, bu da olasılığın artmasına faydaki gerilmenin değişmesine neden olur. Yüksek miktarda enjeksiyon yapılan kuyularda rezervuarın büyüklüğü ve uzanımı, fayın basınç dağılımı değişmektedir. Bu yapılan çalışmada diğer parametrelerin deprem ile ilişkisinin gücü saptanmamıştır. Enjeksiyon oranı ve toplam
enjeksiyon hacmi gibi işlem parametreleri arasındaki farkın yeni üretim teknikleri geliştirdiği görülmüştür. Petrol ve gaz endüstrisi bu işlem parametrelerini kullanarak enjeksiyon kuyuları nedeni ile oluşan deprem sayılarını azaltabilirler.
Yapılan analizlerde enjeksiyon oranı kuyu işlem parametreleri arasında tetiklenen sismik aktivite olasılığını arttıran en önemli parametredir. Yüksek enjeksiyon oranı olan SWD kuyularının yakınlarında iki kat daha fazla deprem oluşmaktadır. Enjeksiyon oranının yüksek olması çevresel rezervuar basıncını büyük oranda etkiler, bu da olasılığın artmasına faydaki gerilmenin değişmesine neden olur. Yüksek miktarda enjeksiyon yapılan kuyularda rezervuarın büyüklüğü ve uzanımı, fayın basınç dağılımı değişmektedir. Bu yapılan çalışmada diğer parametrelerin deprem ile ilişkisinin gücü saptanmamıştır. Enjeksiyon oranı ve toplam
enjeksiyon hacmi gibi işlem parametreleri arasındaki farkın yeni üretim teknikleri geliştirdiği görülmüştür. Petrol ve gaz endüstrisi bu işlem parametrelerini kullanarak enjeksiyon kuyuları nedeni ile oluşan deprem sayılarını azaltabilirler.
Şekil 5: Campi Flegrei bölgesinden toplanılmış kaya numunelerinden elde edilen P
dalga hızı, S dalga hızı ve Vp/Vs oranını gösteren grafikler şekilde verilmiştir.
Buradaki temel amaç Vp/Vs oranının gözenek sıvısı basıncı ve sıvı saturasyonuna
bağlı olup olmadığının incelenmesidir. Deney kayacın buhara doygun olduğu zaman
başlamıştır. Sıcaklık ve kuşatılmış çevresel basınç sabit alınmıştır
Şekil 7: Örtü kaya için yüksek çözünürlüklü SEM görüntülemesi. Mikrokristalin
matrisler farklı büyütme ölçeklerinde incelenmişler (A ve B) ve Kalsit kalıntıları
görülmektedir (C). Ayrıca kesitlerden katmanlı ve telsi tobermorite mineralinin
matris içerisinde birbiri içerisine geçtiğini görmekteyiz (D ve F).
Şekil 1: İtalya Campi Flegrei kalderasının Google Earth görüntüsü.