Alıcı fonksiyon ve yüzey dalgası bilgilerinin ağırlıklı ters çözümünden kabuk yapısının belirlenmesi

Uzak-alan alıcı fonksiyon izleri, yeraltının makaslama dalgası hız yapısını ters çözmek için etkin olarak kullanılan bir yöntemdir. Ancak, bu yöntemin çok çözümlülük olarak bilinen önemli bir sorunu vardır. Çok çözümlülüğün yanı sıra, yaygın olarak karşılaşılan 3-boyutlu jeolojik düzensizlikler ise, ters çözüm yapılarında önemli miktarda yanılgılara neden olmakta, yüzey dalgalarının yapıcı katkısı her iki sorunun çözülmesinde önemli bir rol oynamaktadır. Bu çalışmada kuramsal yeraltı hız yapılarının yardımıyla, yüzey dalgalarının ne kadar katkı sağlayabileceği araştırılmıştır. Yüzey dalgası ile alıcı fonksiyonu birlikte ters çözmek için oluşturulan ağırlıklı doğrusal denklem sistemi üç önemli parametre içermektedir. Bunlar sırasıyla; etki faktörü, sönüm parametresi ve Gauss parametresidir. Etki faktörü, yüzey dalgasının ağırlığını kontrol etmektedir. Düşük etki faktörü değerlerinde ters çözüm daha çok alıcı fonksiyon tarafına yakındır. Sabit bir sönüm parametresinin yerine, yüksek değerden başlayan ve her bir ardışık adımda kademeli olarak azalan sönüm parametresinin kullanılması çok daha uygun bir yaklaşımdır. Gauss parametresi ise, alıcı fonksiyon izlerini alçak-geçişli bir süzgeçten geçirmektedir. Ters çözüm esnasında bu parametreler arasında doğru bir dengenin oluşturulması gerekmektedir. Söz konusu yöntemin en önemli avantajı, ters çözüm uzayına daha geniş bir açıdan bakılmasını sağlamasıdır.

Determination of crustal structure from joint inversion of receiver function and surface wave information

Teleseismic receiver functions are well known method to solve the shear velocity structure beneath a seismic station. However, this method suffers from multiple solution problem. Along with the multiple solution 3-D scatterers beneath the station complicate the problem to the extend that no reasonable solution can be obtained. Surface waves, however, provide valuable source of information to remedy the problem greatly. In this study theoretical models were employed to investigate the case of surface wave contribution. The weighted linear equation system set up for joint inversion of surface waves and receiver functions includes theree decisive parameters; i.e. influence factor, damping parameter and Gaussian parameter. The influence factor is used to control the amount of surface wave contribution to the inversion results. A low p value mean low contribution from surface waves. A damping parameter starting with some large value and then gradually decreasing in iteration proved to be more effective than the one applied constantly for the whole range of iterations. Gaussian parameter acts to low-pass filter the receiver function signals. It is necessary to make a correct equilibrium among these parameters during the inversion. The method provides tools for searching the model space in a broader sense.

___

Ammon, C. J., 1991. The isolation of receiver effects from teleseismic P waveforms. Bulletin of the Seismological Society of America, 81,2504-2510.

Ammon, C. J., and Zandt, G., 1993. Receiver structure beneath the Southern Mojave Block,California. Bulletin of the Seismological Society of America, 83,737-755.

Ammon, C. J., Randall, G.E., and Zandt, G., 1990.On the nonuniqueness of receiver function inversions. Journal of Geophysical Research, 95, 15303-15318.

Cassidy, J. F., 1992. Numerical experiments in broadband receiver function analysis. Bulletin of the Seismological Society of America,82, 1453-1474.

Cassidy, J. F., 1995. A comparision of the receiver structure beneath staions of the Canadian National Seismograph Network. Canadian Journal of Earth Science, 32, 938-951.

Chen, X., 1993. A systematic and efficient method of computing normal modes for multilayered half-space. Geophysical Journal International,115, 391-409.

Clitheroe, G., Gudmundsson, O., and Kennet, B. L.N., 2000. The crustal thickness of Australia.Journal of Geophysical Research, 105, 13697-13713.

Çakır, Ö., Erduran, M., ‚Çınar, H., and Yılmaztürk, A.,2000. Forward modelling receiver functions for crustal structure beneath station TBZ (Trabzon, Turkey). Geophysical Journal International, 140, 341-356.

Darbyshire, F. A., Priestley, K. F., White, R. S., Stefanson,R., Gudmundsson, G. B., and Jakobsdottir,S. S., 2000. Crustal structure of central and northern Iceland from analysis of teleseismic receiver functions. Geophysical Journal International, 143, 163-184.

Du, Z., and Foulger, G. R., 1999. The crustal structure beneath the northwest fjords, Iceland,from receiver functions and surface waves.Geophysical Journal International,139, 419-432.

Du, Z., and Foulger, G. R., 2001. Variation in the crustal structure across central Iceland. Geophysical Journal International, 145,246-264.

Erduran, M., 2002. Alıcı fonksiyonlar ve yüzey dalgalarının birlikte ters çözümünden TBZ (Trabzon) sismik istasyonunun kabuk yapısı. Karadeniz Teknik üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü., Trabzon, Doktora Tezi,121 s.

Erduran, M. ve Çakır, Ö., 2001. Kabuk ve üst-manto hız yapısının saptanmasında alıcı fonksiyonun çok çözümlülüğü. Yerbilimleri, 23,99-112.

Erduran, M., ‚Çakır,Ö. ve ‚Çınar, H., 2001. Anadolu kabuk yapısının bölgesel Rayleigh ve Love yüzey dalgaları ile yorumu. Jeofizik, 15,51-62.

Frederiksen, A. W., and Bostock, M. G., 2000. Modelling teleseismic waves in dipping anisotropic structures. Geophysical Journal International, 141, 401-412.

Gurrola, H., Minster, J. B., and Owens, T., 1994. The use of velocity spectrum for stacking receiver functions and imaging upper mantle discontinuities. Geophysical Journal International, 117, 427-440.

Julia, J., Vila, J., and Macia, R., 1998. The receiver structure beneath the Ebro Basin, Iberian Peninsula. Bulletin of the Seismological Society of America, 88, 1538-1547.

Julia, J., Ammon, C. J., Herrmann, R. B., and Correig,A. M.,2000. Joint inversion of receiver function and surface wave dispersion observations. Geophysical Journal International,143, 99-112.

Kennet, B. L. N., 1983. Seismic Wave Propagation in Stratified Media. Cambridge University Press, New York, 342 pp.

Langston, C. A., 1979. Structure under Mount Rainier,Washington, inferred from teleseismic body waves. Journal of Geophysical Research,84, 4749-4762.

Last, R. J., Nyblade, A. A., and Langston, C. A., 1997.Crustal structure of the east African plateau from receiver functions and Rayleigh wave phase velocities. Journal of Geophysical Research,102, 24469-24483.

Lay, T., and Wallace, T. C., 1995. Modern global seismology.Academic Press Inc., San Diego, 397-433.

Levin, V., and Park, J., 1997. Crustal anisotropy in the Ural Mountains foredeep from teleseismic receiver functions. Geophysical Research Letters, 24, 1283-1286.

Mangino, S. G., Priestley, K., and Ebel, J., 1999. The receiver structure beneath the China digital seismograph network stations. Bulletin of the Seismological Society of America,89, 1053-1076.

Mokhtar, T. A., and Al-Saeed, M. M., 1994. Shear wave velocity structures of the Arabian Peninsula. Tectonophysics, 230, 105-125.

Müller, G., 1985. The reflectivity method: a tutorial.Journal of Geophysics, 58, 153-174.

Owens, T. J., 1987. Crustal structure of the Adirondacks determined from broadband teleseismic waveform modeling. Journal of Geophysical Research, 92, 6391-6401.

Owens, T. J., Zandt, G., and Taylor, S.R., 1984. Seismic evidence for an ancient rift beneath the Cumberland Plateau, Tennessee: A detailed analysis of broadband telesismic P waveforms. Journal of Geophysical Research, 89, 7783-7795.

Owens, T. J., Taylor, S. R., and Zandt, G., 1987.Crustal structure at regional seismic test network stations determined from inversion of broadband teleseismic P waveforms.Bulletin of the Seismological Society of America, 77, 631-662.

Özalaybey, S., Savage, M. K., Sheehan, A. F., Louie,J. N., and Brune J. N., 1997. Shear wave velocity structure in the northern Basin and Range Province from the combined analysis of receiver functions and surface waves. Bulletin of the Seismological Society of America, 87, 183-199.

Peng, X., and Humphreys, E. D., 1997. Moho dip and crustal anisotropy in northwestern Neveda from teleseismic receiver functions. Bulletin of the Seismological Society of America,87, 745-754.

Sambridge, M., 1999. Geophysical inversion with a neighbourhood algorithm-I. Searching a parameter space. Geophysical Journal International, 138, 479-494.

Sandvol, E., Şeber, D., Calvert, A., and Barazangi, M., 1998. Grid search modeling of receiver functions: Implications for crustal structure in the Middle East and North Africa. Journal of Geophysical Research, 103, 26, 899-26, 917.

Sheehan, A. F., Abers, G. A., Jones, C. H., and Lerner-Lam, A. L., 1995. Crustal thickness variations across the Colorado Rocky Mountains from teleseismic receiver functions.Journal of Geophysical Research, 100, 20, 391-20, 404.

Takeuchi, H., and Saito, M., 1972. Seismic surfacewaves: in Methods in computational Physics. Academic Press Inc., New York, 11, 217-294.

Tarantola, A., 1987. The least-squares criterion: in Inverse problem theory. Elsevier Science Company Inc., New York, 187-255.

Zhang, J., and Langston, C. A., 1995. Dipping structure under Dourbes, Belgium, determined by receiver function modelling and inversion. Bulletin of the Seismological Society of America, 85, 254-268.

Zhou, L., Chen, W., and .zalaybey, S., 2000. Seismic properties of the Central Indian shield. Bulletin of the Seismological Society of America, 90, 1295-1304.