Doğu Marmara bölgesinin litosfer dinamiklerinin EGM08 gravite anomalileri, izostazik ve termomekanik analizlerle araştırılması

Abstract

Doğu Marmara bölgesi tektonik açıdan önemli bir bölgedir. Bölgenin sismik aktivitesi kuzey kesiminde yüksek ve güney kesiminde ise çok azdır. Bu çalışmada sismik aktivite farklılıklarının sebepleri, EGM08 Bouguer gravite anomalileri, izostazik ve termomekanik analizlerle araştırılmıştır.EGM08 Bouguer anomalilerinin radyal ortalamalı güç spektrumundan temel kaya, Moho ve Litosfer-Astenosfer Sınırının (LAS) ortalama derinlikleri ve süzgeçleme için gerekli olan dalga sayıları belirlenmiştir. Spektrumun farklı eğimlerindeki doğrusal segmentlerinden temel kaya, Moho ve LAS ortalama derinlikleri sırasıyla 5 km, 35 km ve 50 km olarak olarak bulunmuştur. Parker-Oldenburg gravite ters çözüm algoritmasıyla Moho ve LAS'ın üç boyutlu geometrisi modellenmiştir. Bölgesel izostazi modeline göre düşey kabuk yükleri altında izostazik Moho kestirimi de yapılarak, iki Moho kestirimi arasındaki farklardan bölgenin izostazik denge oranları kestirilmiştir. Kabuk denge oranlarının yüzde 100 ve 115 arasında değiştiği ve dengelenmenin görece olarak oluştuğu bölgelerde sismik aktivite oldukça düşük ve yüzde 75 ve 100 arasında değiştiği ve dengelenmenin oluşmadığı bölgelerde ise sismik aktivitenin oldukça yüksek olduğu gözlenmiştir. Yüzey ısı akısı ve litosferik ortamın sıcaklık modellemesinden, Doğu Marmara'nın kuzey kesiminin litosfer sıcaklığının diğer kesimlerden daha yüksek olduğu belirlenmiştir. Byerlee yasasına göre litosfer ve litosfer altı ortamın reolojik mukavemeti kestirilmiş ve reoloji modeli olarak literatürde karamelli krema biçimde tanımlanan Creme Brulee modeli önerilmiştir. Böylece Doğu Marmara bölgesi için rijit ve kırılgan üst kabuktan, sünek alt kabuğa ve Moho sınırında çok az kırılganlıktan sonra tekrar sünek litosferik mantoya geçiş olmuştur.Anahtar kelimeler: İzostazi, Litosfer, Reoloji, Sıcaklık, Ters Çözüm.

Eastern Marmara is an important region in terms of tectonics since its northern and southern branch extend through the region. The high seismic activity occur in the northern part whereas the seismic activity of the southern part of the region is very low. In this study, the causes of differences in seismic activity have been examined with regard to EGM08 Bouguer anomalies, isostasic and thermomechanic analysis.A radially averaged power spectrum of EGM08 Bouguer anomalies has been calculated to estimate the average depths and cut-off wavenumbers for filtering operations. The average depths of the basement, Moho and lithosphere-asthenosphere boundary (LAB) have been calculated as 5 km, 35 km, and 50 km for the linear segments of the spectrum, respectively. Then the 3-D Moho and LAB undulation with the gravity inversion have been constructed. Isostatic moho has also been estimated from the regional isostasic response of vertical loading. It has been observed that the decrease in seismic activity in the regions where isostasic compensation rate ranged between 100 and 115 percent and the increase in seismic activity in the regions where isostasic compensation rate ranged between 75 and 100 percent.The thermal structure of the northern part of the east Marmara region is higher than those of other areas from the surface heat flow and thermal modeling of lithosphere and sublithospheric domain. Creme Brulee rheology model, well known in the literature has been suggested from the lithospheric strength of the lithosphere and sublithospheric domain with regard to to Byerlee's law. Thus rigid-britle upper crust grades into the weak-ductile lower crust with relatively little brittle near Moho, and ductile lithospheric mantle.Keywords: Isostasy, Lithosphere, Rheology, Temperature, Inverse Solution.