Kabuk ve üst-manto hız yapısının saptanmasında alıcı fonksiyonun çok çözümlülüğü

Üç bileşen olarak kayıt edilen uzak alan cisim dalgaları, deprem istasyonunun altındaki kabuksal ve üst-manto sismik hızlarının derinlikle değişimini saptamak için kullanılabilir. Kullanılan yöntem, cisim dalgalarının ters evrişim işlemine dayanır ve ters evrişim sonucunda elde edilen sismik izler alıcı fonksiyon olarak adlandırılır. Yeraltının sismik hız dağılımı, alıcı fonksiyona uygulanan en küçük kareler ters çözüm işlemiyle bulunabilir. Alıcı fonksiyon, yeraltı hız yapısıyla doğrusal olmayan bir şekilde ilişkilidir ve Taylor seri açılımının yardımıyla yaklaşık doğrusal olarak düzenlenebilir. Doğrusallaştırma işlemi çözümün bilgisayarda sayısal olarak yapılmasına olanak sağlamasının yanısıra, çözüme belirli bir başlangıç yapısından başlayarak ardışık adımlarla yaklaşma zorunluluğunu getirir. Alıcı fonksiyon yöntemi, yeraltı yapısının ortalama sismik hızına karşı duyarlı değildir. Bu nedenle ardışık çözüme yanlış başlangıç yapısından başlandığında, ters çözüm sonucu da yanlış olmaktadır. Çok çözümlülük olarak adlandırılan bu sorunu çözmek için değişik başlangıç yapıları denenebilir ve bunların arasından en uygun olanı seçilebilir. Diğer bir yaklaşım ise, yerel Rayleigh yüzey dalgası dispersiyon bilgisinin ters çözüm işlemine katılmasıdır. Yüzey dalgası dispersiyonu yeraltı yapısının ortalama hız dağılımına duyarlı olduğundan, başlangıç yapısının nasıl seçildiği önemli olmamaktadır. Bu çalışmada, alıcı fonksiyon ters çözümüne dispersiyon bilgisinin katılması durumunda, ters çözüm işleminin çok çözümlülük sorunundan etkilenmediği gösterilmiştir. Bu yöntemle deprem istasyonunun altındaki yerel sismik hız dağılımı saptanabilir. Yerel kavramı, yaklaşık 30 km yarıçaplı ve 100 km derinlikli bir silindir hacim olarak açıklanabilir. Sismik hızları saptanmış bir çok yerel silindir arasındaki uzaysal ilişkiye bakılarak jeotektonik yorumlar yapılabilir. Yapılan yorumların ayrıntılı olabilmesi için, alıcı fonksiyon ters çözümünün olabildiğince fazla sayıdaki deprem istasyonunda yapılması gereklidir.

Non-uniqueness in the determination of crustal and upper-mantle velocity structure fom receiver function

Tele-seismic body waves recorded in the three-component can be utilized for the determination of depth dependent crustal and upper-mantle seismic velocities beneath an earthquake station. The method used is based on the deconvolution of body waves and the seismic signals obtained after the deconvolution procedure is called receiver function. The least-square inversion technique applied to the receiver function can be used to delineate seismic velocity distribution with depth. Receiver function is related to the underground seismic velocities in a non-linear fashion, and can be approximately linearized by a Taylor series expansion. The linearization procedure helps one produce digital solutions on a computer; but also, it makes it necessary that the solution be obtained in iteration starting from an initial model. Receiver function method is not sensitive to the average underground velocity structure. Because of this reason, if the iterative solution starts from an incorrect initial model, the inversion also results in an incorrect solution. In order to solve this problem which is called multiple solution, many possible initial models can be tested against one another and the most suitable one can be preferred by inspection. Another approach can be the inclusion of regional Rayleigh wave dispersion information into the inversion procedure. Because the surface wave dispersion is sensitive to the underground average velocity, the selection of initial model becomes immaterial in this way. İn this study, it was shown that the case of dispersion information attached to the inversion had superior result compared to the one without it. In the receiver function method, local seismic velocity distribution beneath the earthquake station can be determined. The statement of local can be described as a cylindrical volume with about 30 km radius and 100 km depth.Many such volumes having well determined seismic velocities can be used to detect the spatial correlation between different geological provinces. Such analyses are particularly useful in geotectonic interpretations. The increased number of earthquake observatories as much as possible will contribute to the quality of the made interpretations.