Estimation of Fault Parameters in Southwest of the Thrace Basin from Gravity Gradient Data

Sibel Uzun

Makale detayları

Estimation of Fault Parameters in Southwest of the Thrace Basin from Gravity Gradient Data

Yazarlar:

Sibel Uzun

Yayıncı:

Dokuz Eylul University

Ana Başlıklar:

Yer Bilimleri ve Jeoloji Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi Vol.26 Issue 76, pp.156-166

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001309969

pISSN:

1302-9304

Anahtar kelimeler:

Özet:

 Characterization of fault zones plays an important role for earthquake studies, geothermal and mineral resource exploration. This problem can be achieved by optimizing parameters of a defined synthetic model iteratively using gravity, gravity gradients or magnetic data. Curvature gradients indicate deviations of an equipotential surface from a spherical surface, therefore, reflecting deviations of mass distributions from a source point. In this study, differential curvature gradient is used as it identifies linear structures such as dip-slip faults and geological contacts. Curvature gradients are computed from gravity gradient observations which are derived from the high-resolution Earth Gravitational Model 2008. Estimating the fault parameters from gravity gradients is a complex nonlinear geophysical inverse problem that requires finding the minimum of a multi-variable cost function. A global optimization technique called simulated annealing SA is used to estimate location, dip angle and some depth parameters of the faults located in southwest side of the Thrace basin in Türkiye. In the optimization technique, a straight solution is inevitably applied to calculate the theoretical anomaly to be compared with the observed anomaly in each search step. In this case, the problem requires constructing a mathematical or geophysical interpretation model. Such a model is designed as a dip-slip fault model. The results show that dip angle estimates indicate high-angle faults which are found to be consistent with the seismic studies.

 Characterization of fault zones plays an important role for earthquake studies, geothermal and mineral resource exploration. This problem can be achieved by optimizing parameters of a defined synthetic model iteratively using gravity, gravity gradients or magnetic data. Curvature gradients indicate deviations of an equipotential surface from a spherical surface, therefore, reflecting deviations of mass distributions from a source point. In this study, differential curvature gradient is used as it identifies linear structures such as dip-slip faults and geological contacts. Curvature gradients are computed from gravity gradient observations which are derived from the high-resolution Earth Gravitational Model 2008. Estimating the fault parameters from gravity gradients is a complex nonlinear geophysical inverse problem that requires finding the minimum of a multi-variable cost function. A global optimization technique called simulated annealing SA is used to estimate location, dip angle and some depth parameters of the faults located in southwest side of the Thrace basin in Türkiye. In the optimization technique, a straight solution is inevitably applied to calculate the theoretical anomaly to be compared with the observed anomaly in each search step. In this case, the problem requires constructing a mathematical or geophysical interpretation model. Such a model is designed as a dip-slip fault model. The results show that dip angle estimates indicate high-angle faults which are found to be consistent with the seismic studies.

 Characterization of fault zones plays an important role for earthquake studies, geothermal and mineral resource exploration. This problem can be achieved by optimizing parameters of a defined synthetic model iteratively using gravity, gravity gradients or magnetic data. Curvature gradients indicate deviations of an equipotential surface from a spherical surface, therefore, reflecting deviations of mass distributions from a source point. In this study, differential curvature gradient is used as it identifies linear structures such as dip-slip faults and geological contacts. Curvature gradients are computed from gravity gradient observations which are derived from the high-resolution Earth Gravitational Model 2008. Estimating the fault parameters from gravity gradients is a complex nonlinear geophysical inverse problem that requires finding the minimum of a multi-variable cost function. A global optimization technique called simulated annealing SA is used to estimate location, dip angle and some depth parameters of the faults located in southwest side of the Thrace basin in Türkiye. In the optimization technique, a straight solution is inevitably applied to calculate the theoretical anomaly to be compared with the observed anomaly in each search step. In this case, the problem requires constructing a mathematical or geophysical interpretation model. Such a model is designed as a dip-slip fault model. The results show that dip angle estimates indicate high-angle faults which are found to be consistent with the seismic studies.

 Fay zonlarının tanımlaması, deprem çalışmaları, jeotermal ve mineral kaynakların araştırılmasında önemli bir rol oynar. Bu problem tanımlanmış bir sentetik modelin parametrelerinin gravite, gravite gradyentleri ya da manyetik verilerden iteratif olarak optimize ederek çözülebilir. Eğrilik gradyentleri, bir eşpotansiyelli yüzeyin küresel bir yüzeyden sapmalarını ifade eder ve bu nedenle kütle dağılımlarının kaynak noktadan sapmalarını yansıtır. Bu çalışmada, eğim atımlı faylar ve jeolojik dokanaklar gibi doğrusal yapıları tanımlayan diferansiyel eğrilik gradyentleri kullanılmıştır. Eğrilik gradyentleri yüksek çözünürlüklü Yer Gravite Modeli 2008 den türetilen gravite gradyentlerinden hesaplanmıştır. Gravite gradyentlerinden fay parametrelerinin kestirimi çok değişkenli hata fonksiyonunun minimum değerini bulmayı gerektiren kompleks doğrusal olmayan bir jeofiziksel ters çözüm problemidir. Benzetimli tavlama olarak adlandırılan bir global optimizasyon yöntemi, Türkiyede Trakya havzasının güneybatısındaki fayların eğim açısı, konumu ve bazı derinlik parametrelerinin kestirimi için kullanılmıştır. Optimizasyon tekniğinde, her bir arama adımında gözlenen anomali ile karşılaştırılacak olan kuramsal anomaliyi hesaplamak için kaçınılmaz olarak düz çözüm de uygulanmaktadır. Bu durumda problem bir matematiksel veya jeofiziksel yorum modelinin kurgulanmasını gerektirir. Böyle bir model eğim atımlı fay modeli olarak tasarlanmıştır. Sonuçlar eğim açısı tahminlerinin sismik çalışmalarla uyumlu bulunan yüksek eğim açılı faylara işaret ettiğini göstermektedir.

Makale detayları

Estimation of Fault Parameters in Southwest of the Thrace Basin from Gravity Gradient Data

Yazarlar:

Sibel Uzun

Yayıncı:

Dokuz Eylul University

Ana Başlıklar:

Yer Bilimleri ve Jeoloji Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi Vol.26 Issue 76, pp.156-166

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001309969

pISSN:

1302-9304

Gravity gradients

Simulated annealing

Fault parametersGravite gradyanları

Benzetimli tavlama

Fay parametreleri

Sayı

Makale detayları

Estimation of Fault Parameters in Southwest of the Thrace Basin from Gravity Gradient Data

Yazarlar: Sibel Uzun

Yayıncı: Dokuz Eylul University

Ana Başlıklar: Yer Bilimleri ve Jeoloji Mühendisliği (Diğer)

Dergi: Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi Vol.26 Issue 76, pp.156-166

Belge Tipi: Makale

Yayın Tarihi: 1/2024

Belge Dili: İngilizce

Document ID (Org No.): 2001309969

pISSN: 1302-9304

Gravity gradients

Simulated annealing

Fault parametersGravite gradyanları

Benzetimli tavlama

Fay parametreleri

Sayı

Yazarlar:

Sibel Uzun

Yayıncı:

Dokuz Eylul University

Ana Başlıklar:

Yer Bilimleri ve Jeoloji Mühendisliği (Diğer)

Dergi:

Dokuz Eylül Üniversitesi Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi Vol.26 Issue 76, pp.156-166

Belge Tipi:

Makale

Yayın Tarihi:

1/2024

Belge Dili:

İngilizce

Document ID (Org No.):

2001309969

pISSN:

1302-9304