Yapay Analiz İşlemleri

Tomografik ters çözümde en önemli sorunlardan bir tanesi, serbest parametrelerin (yuvarlatma ve genlik katsayıları, kaynak ve istasyon düzeltmelerinin ağırlıkları, grid parametreleri, iterasyon sayısı vb.) doğru tanımlanmasıdır. Tomografi çalışmalarında en iyi parametrelerin belirlenmesinde araştırmacılar, çözümlerin genlikleri, kalıntıların RMS’leri ve iyileştirme katsayıları arasındaki ilişkileri araştırmaktadır. Tomografik ters çözüm için en uygun parametrelerin seçiminde kullanılan yöntemlerden biri karşılaştırma eğrilerinin (trade-off curves) kıllanılmasıdır. Bu eğrilere göre görsel bir analiz yapılarak, en iyi çözüm, eğrinin maksimum olduğu nokta olarak verilmektedir. Ancak, bu yöntemde, kişilerden kaynaklanabilecek farklılıkların hatalı sonuçlara neden olma olasılığı oldukça yüksektir. Ayrıca, karşılaştırma eğrilerinde sadece birinci yineleme sonuçları ile karşılaştırma yapılabilmektedir. Seçilen parametreler ile, karşılaştırma eğrileri arasında çok iyi bir uyum olsa bile, bu sadece ilk yineleme sonuçları için elde edilmiş bir sonuç olacaktır. Eğer birkaç yineleme sonucunda elde edilen sonuçlar bu eğriler ile karşılaştırılsa bu yaklaşım doğru olmayacaktır. Bununla birlikte, bu tür çalışmaların, birçok parametreden (veri kalitesi ve yeterliliği, gözlemin yapıldığı sistemlerin yeterliliği vb.) etkilenmeleri çok doğaldır ve bu etkileri elimine etmenin çok daha etkili çözüm yollarının olması beklenmektedir.

LOTOS algoritmasında seçilen parametrelerin doğruluklarını sorgulamak amacıyla yapay modellerden faydalanılmaktadır. Bu şekilde aynı zamanda yerküre üzerinde görülen gerçek sismik anomali genliklerinin daha doğru olarak tahmin edilmesi mümkün olmaktadır.

Bir yapay test uygulamasında her ne kadar iyi sonuçlar elde edilmiş olsa da, aşağıdaki konuların sorgulanması gerekir:

Anomalilerin gerçek genliklerinin yeterince doğru tanımlanıp tanımlanmadığı incelenmelidir. Bu sorgulama, hız değişimlerinin genlikleri ve yumuşatmaları arasında bir tercih yapabilmek için önemli bir ölçüttür. Bununla birlikte, kabukta gözlenen anomalilerin, mantonun üst kısımlarından derine doğru devam eden güçlü

anomalilerin (sediman birikimi veya volkanik bir malzeme) etkisiyle mi gözlendiği tartışılmalıdır. Buna benzer şekilde, manto sınırında gözlenen anomaliler, derinlere doğru yayılım gösteren kabuksal anomalilerin bir sonucu olup olmadıkları da sorgulanmalıdır.

LOTOS algoritması, damatahtası testiyle (checkerboard test) düşey ve yatay yöndeki anomalilerin tanımlanmasının yanısıra yine düşey ve yatay yönlerde tanımlanan rasgele modellerin belirlenmesine olanak sağlamaktadır. Bu algoritmada yapay testler için yayılım zamanları, kaynak ve alıcı arasında üç-boyutlu ışın izleme yöntemi kullanılarak hesaplanmaktadır. Hesaplanan bu zamanlar, bir gürültü fonksiyonu eklenerek bozulmaktadır. Bundan sonra bu zamanlar, kesin kaynak konumlarının belirlenmesini içeren Adım 1’den itibaren devam eden ters çözüm işlemine giriş verisi olarak kullanılmaktadır. Tomografik ters çözüm işleminde olduğu gibi bu aşamada da kaynak konumlarının araştırılması işlemi, minimum yayılım zamanına sahip istasyonun konumundan başlamaktadır. Yapay testler için yayılım zamanı kalıntıları,

ε + σ Δ + =

_∫

bağıntısı ile ifade edilebilir. Burada γ ışın yolu, Δσ yapay modele göre olan yavaşlık farklılığı, ε gerçek veride tahmin edilen gürültü değeri olarak tanımlanmaktadır.

Yapay testin uygulanması için gerekli dosyalar, tomografik ters çözüm işleminde kullanılan dosyalar ile hemen hemen aynı dosyalardır. Ters çözüm için kullanılan parametre dosyalarına ilave olarak, “anomali” ve “gürültü” dosyalarının ilave edilmesi yeterli olacaktır. “anomali” dosyası, kullanılacak yapay modelin tanımlandığı dosyadır. Daha açık bir ifadeyle, algoritmasının, uygulanmasına olanak sağladığı yapay testlerden hangisinin uygulanacağı ve bununla ilgili parametreler burada tanımlanmaktadır. “gürültü” dosyasında ise, verilere ilave edilecek gürültünün çeşidi ve genliği tanımlanmaktadır.

Gelişigüzel gürültünün sonuçlar üzerindeki etkisi, bağımsız veri setlerine uygulanan bağımsız ters çözüm yapılması ile sağlanabilir. LOTOS algoritması bu işlemi isteğe bağlı olarak, veri setindeki tek ve çift numaralı olaylar için ayrı ayrı gerçekleştirmektedir.

3.9.1 Damatahtası analizi

Çalışma alanının farklı bölgelerinde modelin yatay çözünürlüğünü değerlendirmek amacıyla damatahtası testi kullanılmaktadır. Giriş modeli, sonsuz derinlikte tanımlanabildiği gibi, belirli derinlik seviyeleri için de tanımlanabilmektedir. Böylece modelin düşey çözünürlüğü ile ilgili bilgi sahibi olunabilmektedir. Düşey ve yatay yönde damatahtası analizinin uygulanması için, negatif ve pozitif anomaliler içeren bir giriş modeli tanımlanmaktadır ve verilere bu model uygulandığında elde edilen çıkış ile girişte tanımlanan model arasındaki uyum RMS değerleri dikkate alınarak incelenir.

Damatahtası testi uygulanması için yine tomografik ters çözüm işleminde olduğu gibi inceleme alanı gridlere bölünmektedir. Bu grid dağılımının basit bir gösterimi Şekil 3.6’da verilmiştir. Burada, inceleme alanının sınırları, merkez olarak kabul edilen bir noktadan itibaren doğu, batı, kuzey ve güney yönlerinde, 800km uzaklaşılmasıyla elde edilen bölge olarak tanımlanmıştır. Bu alan daha sonra, 30x30km genişliğindeki gridlere bölünmüştür. Düşey yönde ise, 5km’lik sabit derinlik kesitleri tanımlanmıştır. Hız anomalilerinin genlikleri ±%7 olarak tanımlanmıştır. Basit olarak tanımlanan bu grid yapısındaki parametreler, inceleme alanının büyüklüğüne, istasyon ve ışın yoğunluğuna, hız anomalilerinin genliklerine göre belirlenmesi gereken parametrelerdir. Bu nedenle, her çalışma için parametreler değiştirilerek, çözümler üzerindeki etkilerinin sınanması gerekmektedir.

Şekil 3.6 Damatahtası testi için kullanılan grid sisteminin temsili gösterimi (kırmızı bölgeler -7% ve mavi bölgeler +7% hız anomalilerini temsil etmektedir)

3.9.2 Gerçek yapıların araştırılması için yapılan analizler

Damatahtası testinde tanımlanan işlemler, diğer yapay analizlerin tanımlanmasında ve uygulanmasında da kullanılmaktadır. Bu testler, sonuç modelleri üzerindeki farklı yapıların gerçekliğini ortaya koymak amacıyla yapılmaktadır. Bu şekilde yapılan testler ile, sığ anomalilerin etkileri ve üst mantodaki anomalilerin güvenilirliğinin analizi yapılabilmektedir. Ters çözüm sonucu elde edilen, herhangi bir derinlikte gözlenen bir anomalinin yatay ve düşey yöndeki çözümlerdeki etkisi sorgulanabilmektedir.

Seçilen parametrelerin ve algoritmanın, kabuk, üst manto ve Moho topoğrafyasındaki gelişigüzel anomalilerin diğer anomalilerden ayrımının yapılabilmesindeki gücünü sınamak amacıyla hayali şekiller kullanılabilmektedir. Bu testin sonucunda elde edilen şekillerin, en azından çözünürlüğün yüksek olduğu bölgelerde, başlangıçta kullanılan şekil ile uyumlu olması beklenmektedir. Bu testlerin uygulanmasına yönelik ayrıntılı bilgi sonraki bölümde ele alınacaktır.

4 BÖLGENİN TEKTONİK KONUMU