Zamana Bağlı Doğal Uçlaşma Ölçümleri ve Eğilimden Arındırılmış Dalgalanma Analizi(EADA): İzmir-Urla Örneği

Year 2020, , 781 - 792, 22.09.2020

Petek Sındırgı , Nur Sungurlu

https://doi.org/10.21205/deufmd.2020226613

Abstract

Doğal uçlaşma (DU) yer altındaki doğal kaynaklar tarafından üretilen bir elektrik alandan üreyen bir sinyaldir ve yeryüzündeki herhangi iki nokta arasında mesafeye ya da zamana bağlı olarak ölçülür. Son zamanlarda, DU zaman serilerinin “üssel değişim yasası” davranışının, istatistiksel öz-benzerlik kavramına dayanan prosedürlerle daha iyi belirlenebildiği gösterilmiştir. Eğilimden Arındırılmış Dalgalanma Analizi (EADA), zaman içinde durağan veya durağan olmayan stokastik ve kaotik sinyallerin istatiksel öz-benzerlik özelliklerini belirlemek için geliştirilmiş istatistiksel bir araçtır. Bu çalışmada, İzmir İli, Urla İlçesi Gülbahçe Köyü’ndeki çalışma alanında kurulan istasyonda, iki yıllık süreçte eşit zaman aralıklarıyla kaydedilen DU ve toprak altı sıcaklıkları kullanılmıştır. EADA’nın 1,5’e yakın ölçekleme katsayısı veren sayısal sonuçları, Urla istasyonunda kaydedilen DU sürecinin durağan olmayan bir süreçten kaynaklandığını göstermiştir. Ölçekleme katsayısı, güç spektrumundan elde edilen β spektral üs değeri(2,01) yardımıyla da 1,50 olarak hesaplanmıştır. Buna göre, Urla İstasyonunda kaydedilen DU süreci, bağımsız “Kahverengi gürültüler” tarafından üretilen bir rastgele yürüyüş süreci olarak tanımlanabilir ve “kesirsel Brown hareketi (fBm)” olarak modellenebilir. Ayrıca, görsel olarak, SP zaman serisi verileri ile depremlerin büyüklükleri (ML 3) ve MGM'den sağlanan yakındaki istasyonlardaki toplam günlük yağışlar ile Urla İstasyonunda ölçülen toprak altı sıcaklıkları arasındaki olası ilişkiler araştırılmıştır. Deprem verileri ile yapılan karşılaştırmada bariz bir ilişki kurulamamış ancak toprakaltı sıcaklıkları ve yağış verilerinin DU değişiminde etkin rol oynadığı görülmüştür. Bu sonuç, doğal uçlaşmanın mevsimsel etkilere bağımlı olduğunun bir kanıtıdır. Alanda ölçülen akma potansiyellerinin yüzey sularının yeraltına doğru süzülmesiyle olduğu ve kırıklı serbest akifer özelliğinde olan Kocadağ volkaniklerinin bu süzülmelerle beslendiğini göstermektedir.

Keywords

Doğal uçlaşma, Eğilimden arındırılmış dalgalanma analizi, Güç Spektrumu

Supporting Institution

Dokuz Eylül Üniversitesi

Project Number

2009.KB.FEN.16 (2008-75)

Thanks

Bu çalışmada kullanılan ekipmanlar, Dokuz Eylül Üniversitesi’nin özgelirleri ile, 2009.KB.FEN.16 (2008-75) numaralı ve “Sürekli Jeofizik Gözlemlerle Mevsimsel ve Sismolojik değişimlerin Yeraltına Etkilerinin İncelenmesi” adlı Bilimsel Araştırma Proje kapsamında edinilmiştir. Bu nedenle, Dokuz Eylül Üniversitesi’ne teşekkür ederiz.

References

• Di Maio, R., Mauriello, P., Patella, D., Petrillo, Z., Piscitelli, S., Siniscalchi, A., Veneruso, M. 1997. Self-Potential, Geoelectric and Magnetotelluric Sstudies in Italian Active Volcanic Areas, Annali di Geofisica, Cilt. 40, s. 519–537.
• Cuomo, V., Lapenna, V., Macchiato, M., Telesca, L. 2000. On the Time Dynamics of Geoelectrical Signals Recorded in a Seismic Area of Southern Apennine Chain (Italy), Phys.Chem.Earth(A), Cilt. 25, 3, s. 227-232. DOI : 10.1016/S1464-1895(00)00037-5.
• Balasco, M., Lapenna, V., Telesca L. 2002. 1/fa Fluctuations in Geoelectrical Signals Observed in a Seismic Area of Southern Italy, Tectonophysics, Cilt. 347, s. 253-268. DOI: 10.1016/S0040-1951(02)00062-8
• Telesca, L., Balasco, M., Lapenna V. 2007. Investigating the Time-correlation Properties in Self-potential Signals Recorded in a Seismic Area of Irpinia, Southern Italy, Science Direct Chaos, Solitons and Fractals, Cilt. 32, s. 199–211. DOI: 10.1016/j.chaos.2005.10.084
• Colangelo, G., Lapenna, V., Telesca, L. 2008. Study of Self Potential Anomalous Fluctuations in a Seismic Active Zone of Lucano Apennine (Southern Italy): Recent Results, Natural Hazards and Earth System Sciences, Cilt. 8, s.1099–1104. DOI: 10.5194/nhess-8-1099-2008
• Telesca, L., Lapenna, V., Hattori K. 2004. Pricipal Component Analysis of Geoelectrical Signals Measured in the Seismically Active Area of Basilicata Region (Southern Italy), Natural Hazards and Earth System Sciences, Cilt. 4, s. 663–667. DOI: 10.5194/nhess-4-663-2004
• Sındırgı, P., Kaftan, İ. 2013. Investigating The Geoelectric Fluctuations Measured in İzmir-Urla Demircili Village (Western Turkey) with Artificial Neural Networks. EGU General Assembly 2013, 07-12 April, Vienna.
• Telesca, L., Colangelo, G., Lapenna, V. , Macchiato, M. 2003. Monofractal and Multifractal Characterization of Geoelectrical Signals Measured in Southern Italy. Chaos, Solutions and Fractals, Cilt. 18 ,s. 385–399. DOI: 10.1016/S0960-0779(02)00655-0
• Telesca, L., Lovallo, M., Amin Mohamed, A. E.-E., El Gabry, M., El-hady, S., Abou Elenean, K.M., ElShafey Fat ElBary, R. 2012. Investigating the Time-Scaling Behavior of the 2004–2010 Seismicity of Aswan Area (Egypt) by Means of the Allan Factor Statistics and the Detrended Fluctuation Analysis, Natural Hazards and Earth System Sciences, Cilt. 12, s. 1267–1276. DOI : 10.5194/nhess-12-1267-2012
• Theoharatos, C., Ifantis, A., Laskaris, N.A., Economou, G. 2008. Charting of Geoelectric Potential Signal Dynamics Via Geometrical Techniques and its Possible Relation to Significant Earthquakes in Western Greece, Computers & Geosciences, Cilt. 34, s. 625–634. DOI: 10.1016/j.cageo.2007.06.006
• Sındırgı, P. 2012. Sürekli Jeofizik Gözlemlerle Mevsimsel ve Sismolojik Değişimlerin Yeraltına Etkilerinin İncelenmesi. Bilimsel Araştırma Projesi (2009.KB.FEN.16 (2008-75)), D.E.Ü., İzmir.
• Öncel, A.O. ve Alptekin, Ö. 1995. Fraktal Dağılım ve Sismolojideki Uygulamaları, Jeofizik, Cilt. 9 (10), s. 311-316.
• Riberio, R.A., Mata, M.V.M., Lucena, L.S., Fulco, U.L., Corso, G. 2014. Spatial Analysis of Oil Reservoirs using Detrended Fluctuation Analysis of Geophysical Data, Nonlinear Processes Geophysics, Cilt. 21, s. 1043–1049. DOI: 10.5194/npg-21-1043-2014
• Enescu, B., Ito, K., Radulian, M., Popescu, E, Bazacliu, O. 2005. Multifractal and Chaotic Analysis of Vrancea (Romania) Intermediate-depth Earthquakes: Investigation of the Temporal Distribution of Events, Pure and Applied Geophysics, Cilt. 162, s. 249–271. DOI : 10.1007/s00024-004-2599-x
• Telesca, L., Lovello, M. 2008. Investigating Non-Uniform Scaling Behaviour in Temporal Fluctuations of Seismicity, Natural Hazards and Earth System Sciences, Cilt. 8, s. 973–976. DOI: 10.5194/nhess-8-973-2008
• Telesca, L., Matcharashvili, T., Chelidze, T., Zhukova, N., Javakhishvili, Z. 2013. Investigating the Dynamical Features of the Time Distribution of the Reservoir-Induced Seismicity in Enguri area (Georgia), Natural Hazards, Cilt. 77 (1), s. 117–125. DOI :10.1007/s11069-013-0855-z
• Varotsos, P. A., Sarlis, N. V., Skordas, E. S. 2014. Study of the Temporal Correlations in the Magnitude Time Series before Major Earthquakes in Japan, Journal of Geophysical Research: Space Physics, Cilt. 119, s. 9192–9206. DOI: 10.1002/2014JA020580
• Tsekov, M., Peneva, E. 2016. Detrended Fluctuation Analysis of Climate and Seismic Data: Examples from Bulgarian Data, 3rd National Congress on Physical Sciences, 29 Sep. – 2 Oct., Sofia, 1-9.
• Sborshchikovi, A., Chelidze, T., Zhukova, N., Mepharidze, E., Matcharashvili, T. 2016. The Variation of Scaling Features of Earthquakes Temporal and Spatial Distribution in Caucasus Area, International Proceedings of Chemical, Biological and Environmental Engineering, s. 91-94. DOI: 10.7763/IPCBEE. 2016. V91. 14
• Del Pin, E., Carniel, R., Tarraga, M. 2008. Event Recognition by Detrended Fluctuation Analysis: An Application to Teide–Pico Viejo Volcanic Complex,Tenerife, Spain, Chaos, Solitons and Fractals, Cilt. 36(5), s. 1173–1180. DOI: 10.1016/j.chaos.2006.07.044
• Lachowycz, S.M., Pyle, D. M., Mather, T.A., Varley, N. R., Odbert, H.M., Cole, P.D., Reyes-Davila, G. A. 2013. Long-range Correlations Identified in Time-Series of Volcano Seismicity during Dome-Forming Eruptions using Detrended Fluctuation Analysis, Journal of Volcanology and Geothermal Research, 264, 197–209. DOI : 10.1016/j.jvolgeores.2013.07.009
• Nenovski, P., Blagoeva, I., Vellante, M., Villante, U., Schwingenschuh, K., Boudjada, M., Wesztergom, V. 2007. Identification of Sources of Geomagnetic Variations Using Detrended Fluctuation Analysis (DFA), WDS'07 Proceedings of Contributed Papers, Prague, 5-8 June, Part II, 93–100.
• Chamati, M., Nenovski, P., Vellante, M., Villante, U., Schwingenschuh, K., Boudjada, M., Wesztergom, V. 2009. Application of DFA Method to Magnetic Field Data from Segma Array, Bulgarian Geophysical Journal, Cilt. 35, s. 3-16.
• Skordas, E. S. 2017. Non-uniform Scaling of the Magnetic Field Variations Before the Mw 9.0 Tohoku Earthquake in 2011. https://arxiv .org /abs/1704.07134 (Erişim Tarihi : 09.10.2019).
• Akçığ, Z., Pınar, R. 1990. Gravite Verilerine Güç Spektrumu Yönteminin Kayan Pencereli Uygulaması. Jeofizik, Cilt. 4, s.41-48.
• Ramírez-Rojas, A., Flores-Márquez, E.L., Guzmán-Vargas, L., Márquez-Cruz, J., Pavía-Miller, C. G., Angulo-Brown, F. 2007. A Comparison of Ground Geoelectric Activity between Three Regions of Different Level of Seismicity, Natural Hazards and Earth System Sciences, Cilt. 7, s. 591–598. DOI: 10.5194/nhess-7-591-2007
• Telesca, L., Lovallo, M., Ramírez-Rojas, A., Angulo-Brown, F. 2008. Non-Uniform Scaling Behavior in Self-Potential Earthquake-Related Signals, World Scientific Publishing Company, Fluctuation and Noise Letters, Cilt. 8 (3–4), s. 261–267. DOI: 10.1142/S0219477508005100
• Telesca, L., Lovallo, M., Ramírez-Rojas, A., Angulo-Brown, F. 2009. Scaling Instability in Self-Potential Earthquake-Related Signals. Physica A, Cilt. 388 , s. 1181-1186. DOI: 10.1016/j.physa.2008.12.029
• Ramírez-Rojas, A., Muñoz-Diosdado, A., Pavía-Miller, C. G., Angulo-Brown, F. 2004. Spectral and Multifractal Study of Electroseismic Time Series Associated to the Mw=6.5 Earthquake of 24 October 1993 in Mexico. Natural Hazards and Earth System Sciences, Cilt. 4, s. 703–709. DOI: 10.5194/nhess-4-703-2004
• Flores-Márquez, L., Márquez-Cruz ,J., Ramírez-Rojas ,A., Galvez-Coyt ,G., Angulo-Brown, F. 2007. A Statistical Analysis of Electric Self-Potential Time Series Associated to Two 1993 Earthquakes in Mexico. Natural Hazards and Earth System Sciences, Cilt. 7, s. 549–556. DOI: 10.5194/nhess-7-549-2007
• Filiz, S. ve Tarcan, G. (1990). Gülbahçe Körfezi güneyindeki jeotermal alanın hidrojeolojik, hidrojeokimyasal ve izotopsal incelenmesi, Turkish Association of Petroleum Geologist Bulletin, Cilt. 2 (1), s. 69–52.
• Özel, E. ve Günay C. (2000). Gülbahçe Körfezi’nin Neotektonik Yapısı. DEÜ Mühendislik Fakültesi Fen ve Mühendislik Dergisi, 2 (2), s. 27-38.
• Uzelli, T., Baba, A., Mungan, G. G., Dirik, R. K. ve Sözbilir, H. (2017). Conceptual model of the Gülbahçe geothermal system, Western Anatolia, Turkey: Based on structural and hydrogeochemical data. Geothermics, Cilt. 68, s. 67–85. DOI : 10.19111/bulletinofmre.581658
• Pamukçu, O., Gönenç T., Sındırgı, P., Baba, A. 2014. Application of geophysical methods in Gulbahce Geothermal Site, Urla- Izmir, Western Anatolia. Geothermal Systems and Energy Resources: Turkey and Greece ss251-265. Baba, A., Bundschuh, J., Chandrasekaram, D., ed. 2014. Sustainable Energy Developments Series, Geothermal Resources of Aegean Region, CRC Press, UK, 336s.
• Gök E., Polat O. 2014. An Assessment of the Microseismic Activity and Focal Mechanisms of the Izmir (Smyrna) Area from a New Local Network (IzmirNET). Tectonophysics, Cilt. 635, s. 154-164. DOI: 10.1016/j.tecto.2014.08.003
• Drahor, M. G., Berge, M.A. 2017. Integrated Geophysical Investigations in a Fault Zone Located on Southwestern Part of İzmir City, Western Anatolia, Turkey. Journal of Applied Geophysics, Cilt. 136, s. 14–133. DOI : 10.1016/j.jappgeo.2016.10.021
• Özer, Ç., Polat, O. 2017. İzmir ve Çevresinin 3-B Kabuk Hız Yapısı. Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, Cilt. 32 (3), s. 733-747. DOI: 10.17341/gazimmfd.337620
• [38] Ward, L.M., Greenwood P.E. 2007. 1/f noise. http://www.scholarpedia.org/article/1/f_noise, (Erişim Tarihi: 10.10.2019). [39] Peng, C. K., Havlin, S., Stanley, H. E., Goldberger, A. L. 1994. Quantification of Scaling Exponents and Crossover Phenomena in Nonstationary Heartbeat Time Series. Chaos, Cilt. 5 (1), s. 82-7. DOI : 10.1063/1.166141
• [40] https://www.tandd.com/product/support/vr-71.html#verup (Erişim Tarihi: 04.10.2019).
• https://www.mcmiller.com/accuref-30-copper/copper-sulfate-14627 (Erişim Tarihi: 04.10.2019).
• Balasco M., Chianese D., Di Bello G., Lapenna V., 2002. A New Prototype of a Remote Station for the Monitoring of Geoelectrical Parameters in Seismic Active Areas. Subsurface Sensing Technologies and Applications, Cilt. 3(1), s. 35-57. DOI: 10.1023/A:1014058229309