Lithospheric structure of the Western Turkey and Aegean region

Abstract

Ege-Anadolu bölgesi, aktif fayların varlığı, yoğun sismik aktivite ve kabuğun belirgin şekilde incelmesi ile kendini gösteren yoğun bir deformasyona maruz kalmaktadır. Bu durum bölgeyi, yüzey deformasyonunu derin yapılar ile ilişkilendirmek adına cazibe merkezi kılar. Çalışmanın amacı, kabuk ve üst manto yapısına ilişkin çeşitli parametreleri, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KOERI-RETMC) ve Ege-Anadolu bölgesi sismik görüntüleme deneyi (SIMBAAD) verilerini kullanarak hesaplamaktır. Sismik ağı tamamlamak ve daha yoğun hale getirmek adına Türkiye Cumhuriyeti Başbakanlık Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı'nın (AFAD) sismik istasyonları, Birleşmiş Sismoloji Araştırma Kurumları (IRIS) ve Batı Anadolu Sismik Kayıt Deneyi (WASRE) nin bazı istasyonları çalışmaya dahil edilmiştir. Bu bağlamda, batı Anadolu'da 28°D boylamından geçen Karadeniz'den Akdeniz'e kadar uzanan yaklaşık 650 km ve orta Anadolu'da 30.5°D boylamından geçen yaklaşık 550 km uzunluğunda iki profil boyunca yüksek çözünürlüklü litosferik görüntüler elde edilmiştir. Her bir profilede ortalama istasyon aralığı 15 km olup 40 geniş bant istasyonda kaydedilmiş teleseismik deprem kayıtlarından toplam 5250 alıcı fonksiyonu hesaplanmıştır. Kabuk kalınlığının yanal değişimleri ve Vp/Vs oranları hem H-K hem de CCP yöntemleri kullanılaral elde edilmiştir. Elde edilen kabuk parametrelerinin doğruluğu komşuluk algoritması (NA) kullanılarak test edilmiştir. Alıcı fonksiyonlar, tabaka kalınlıklarını, Vs ve Vp/Vs oranlarını belirlemek için 1-B katmanlı bir ortamda ters çözülmüştür. CCP görüntüleri, Batı Anadolu profili için Moho derinliğinin, Trakya havzasında ~30 km'den, Marmara Denizi altında ~25 km'ye, Menderes Masifi'nin altında ~28 km'den Akdeniz kıyılarında ~20 km'ye kadar olan değişimini ortaya koymaktadır. Profil boyunca ortalama Moho derinliği 27km ve ortalama Vp/Vs 1.78 dir. Orta Anadolu profilinde ise Moho derinliği, Karadeniz kıyılarının altında 34 km, Sakarya Bölgesi'nin altındaki mafik kompozisyonda ~35 km ile Antalya Körfezi'nin altında yaklaşık 43km'dir. Profil boyunca ortalama Vp/Vs değeri 1.85 dir. Afrika litosferi, Batı Anadolu profilinin güney ucunda ~40 ila ~60 km derinliğinde kuzeye doğru dalmaktadır. Kıbrıs litosferi ise orta Anadolu profilinde Antalya Körfezinin altında, kuzeye doğru yaklaşık 400 açı ile ~40 ila ~100km derinlikleri arasında dalmaktadır.

Aegean-Anatolia region undergoes an intense internal deformation as evidenced by the existence of major active faults, intense seismic activity and the marked thinning of the crust. It makes the region center of attraction to the study the interaction between the deep structure with the surface deformation. The aim of this study is to provide constraints on the crustal and uppermost mantle structure by using seismic data of permanent broad-band network of Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute (KOERI-RETMC), and a temporary array of Seismic Imaging beneath Aegean-Anatolia Domain (SIMBAAD) experiment. Seismic stations of Republic of Turkey Prime Ministry Disaster and Emergency Management Presidency (AFAD), Incorporated Research Institutions for Seismology (IRIS) and previous experiment called Western Anatolia Seismic Recording Experiment (WASRE) were used to complement the network. In this regard we present two high resolution lithospheric images along a ~650 km transect crossing western Anatolia at 28°E longitude from the Black Sea to the Mediterranean and a ~550 km transect crossing central Anatolia at 30.5°E longitude. A total of 5250 receiver functions are computed from the records of teleseismic earthquakes at 40 broadband seismic stations for each of the profiles with an average spacing of ~ 15 km. Lateral variations of crustal thickness, Vp/Vs are inferred from both H-K, and common conversion point stacks (CCP). In order to have a better idea on the accuracy of the estimated crustal parameters we also performed a search scheme based on the Neigboorhood Algorithm. The receiver functions are inverted for a 1-D layered medium to determine the layer thicknesses, Vs and Vp/Vs. The CCP images reveals a long-wavelength variations of Moho depth from ~31 km in the Thrace basin to ~25 km beneath the Marmara Sea, ~25 km beneath the Menderes Massif and ~20 km on the coast of the Mediterranean on the western Anatolia transcent. On the eastern transect, a smooth Moho topography is observed with a sharp discontinuity at depths ranging from 34 km beneath the Black Sea coast, ~35 km beneath the Sakarya Zone with mafic composition to 43 km beneath the Antalya Bay on the central Anatolia profile. The Moho of the subducted African lithosphere is imprinted between ~40 and ~60 km depth at the southern end of the western Anatolia profile, dipping northward where the subducted Cyprus lithosphere is observed dipping northward with an angle of 40◦ between ~40 and ~100 km depths beneath the Antalya Bay on the central Anatolia transect.