KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Türkiye Jeoloji Bülteni / 2026 / Cilt: 69 Sayı: 1

Gravite Verilerine Spektral Filtreleme ve Lokal Optimizasyon-Tabanlı Ters Çözüm Teknikleri Uygulayarak Isparta Baseninde Temel Kaya Topografyasının Tahmini / Estimation of Basement Relief in the Isparta Basin by Applying Spectral Filtering and Local Optimisation-Based Inversion Techniques to Gravity Data

Estimation of Basement Relief in the Isparta Basin by Applying Spectral Filtering and Local Optimisation-Based Inversion Techniques to Gravity Data

Rezzan Pekcan Ekinci, Çağlayan Balkaya

Sayfa
103–120
Yayın Tarihi
2026-01-04
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗

Özet

Isparta Havzası, Batı Anadolu genişleme bölgesi ile Toros orojenik kuşağının birleşim noktasında yer alan tektonik olarak karmaşık bir çöküntü alanıdır. Helen ve Kıbrıs yaylarının kesişimine yakın konumuyla Isparta Açısını oluşturmaktadır. Bu geçiş zonu, yoğun kabuksal deformasyon, karmaşık fay sistemleri ve aktif sismisite ile karakterize edilmekte olup, jeofiziksel araştırmalar açısından önemli bir çalışma sahasıdır. Bu kendine özgü tektonik ortamda sedimanter dolgu kalınlığını belirlemek amacıyla mikrogravite anomalileri analiz edilmiştir. Gravite verileri, 2-B Fourier dönüşümüne dayalı bir yöntem kullanılarak bölgesel ve rezidüel bileşenlerine ayrıştırılmıştır. Bu spektral filtreleme aşaması, yüzeye yakın sinyalleri daha geniş tektonik etkilerden etkin bir şekilde ayırarak, genellikle daha derin yapılar tarafından maskelenen sığ özelliklerin çözünürlüğünü artırmış ve derinlik modellemesi için sağlam bir temel oluşturmuştur. Rezidüel gravite anomalileri, hem 2-B hem de 3-B lokal optimizasyon-tabanlı ters çözüm teknikleriyle incelenmiştir. Bu tamamlayıcı yöntemler, sonuçların matematiksel olarak doğrulanmasına olanak tanımış ve elde edilen yapısal yorumların güvenilirliğini arttırmıştır. Elde edilen temel kaya derinliği tahminleri, Isparta Havzası’nın bilinen jeolojik yapısıyla, özellikle fay geometrileri ve stratigrafik sınırlarla uyum göstermektedir ve ters çözüm sonuçları maksimum sedimanter dolgu kalınlığının yaklaşık 0,53 km olduğunu göstermektedir. Tahmin edilen sedimanter dolgu kalınlığı, afet yönetimi açısından pratik önem taşımaktadır. Özellikle havza ortamlarında, kalın sedimanter birikimler deprem sırasında yer hareketi özelliklerini önemli ölçüde etkileyebilir. Bu nedenle, sedimanter birikimin uzamsal dağılımının haritalandırılması, daha bilinçli bölgesel risk değerlendirmelerine katkıda bulunmakta ve hedefli azaltma stratejilerinin geliştirilmesini desteklemektedir. Bu bulguların, Isparta Havzası'nda arazi kullanım planlaması ve altyapı dayanıklılığı için değerli çıktılar oluşturacağı ve sismik tehlike azaltma çalışmalarına katılan yetkililer ve mühendisler için temel bilgi kaynağı sağlayacağı öngörülmektedir.

Abstract

The Isparta Basin is a tectonically complex depression situated at the junction between the Western Anatolian extensional province and the Tauride orogenic belt. It lies near the intersection of the Hellenic and Cyprus arcs, forming the Isparta Angle. This transitional zone is characterised by intense crustal deformation, complex fault systems, and active seismicity, making it a key area for geophysical investigation. Microgravity anomalies were analysed to assess the thickness of the basin’s sedimentary deposits. A 2-D Fourier transformation-based procedure was used to decompose the gravity data into regional and residual components. This spectral filtering step isolated shallow subsurface signals from broader tectonic influences, thereby providing a robust foundation for depth modelling by enhancing the resolution of near-surface features that are often masked by deeper structural trends. Residual gravity anomalies were further examined using both 2-D and 3-D local optimisation-based inversion techniques. These complementary methods allowed for cross-validation of results mathematically and improved confidence in the derived structural interpretations. The resulting basement depth estimates demonstrate consistency and align well with the established geological framework of the Isparta Basin, including known fault geometries and stratigraphic boundaries, with the inversion results indicating maximum sedimentary fill thickness of approximately 0.53 km. This result has practical implications for disaster management, particularly in assessing the potential for seismic amplification. Thick sedimentary sequences can substantially affect ground-motion characteristics during earthquakes, especially within basin environments. Therefore, mapping the spatial distribution of sedimentary accumulation contributes to more informed regional risk assessments and supports the development of targeted mitigation strategies. These findings are expected to provide valuable input for land-use planning and infrastructure resilience in the Isparta Basin, offering essential baseline information for authorities and engineers involved in seismic hazard mitigation.

Anahtar kelimeler
🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Ekinci, R. P., Balkaya, Ç. (2026). Gravite Verilerine Spektral Filtreleme ve Lokal Optimizasyon-Tabanlı Ters Çözüm Teknikleri Uygulayarak Isparta Baseninde Temel Kaya Topografyasının Tahmini / Estimation of Basement Relief in the Isparta Basin by Applying Spectral Filtering and Local Optimisation-Based Inversion Techniques to Gravity Data. Türkiye Jeoloji Bülteni, Cilt: 69 Sayı: 1, 103–120. https://doi.org/10.25288/tjb.1767998

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

↗Yeni Sekme

PDF belgesi yükleniyor...

Kaynakça (54)

  1. Allen, P. A. & Allen, J. R. (2005). Basin analysis: principles and applications. 2nd edition. Blackwell, Oxford, 549 pp.
  2. Barka, A. & Reilinger, R. (1997). Active tectonics of the Eastern Mediterranean region: deduced from GPS, neotectonic and seismicity data. Annals of Geophysics, 40(3), 587–610. https://doi.org/10.4401/ag-3892
  3. Bektaş, Ö., Büyüksaraç, A., Sarıtepe, H. E., Önal, K. M., Canbaz, O., Eyisüren, O., Pamuk, E., Akın, Ö., Akar, F. & Koşaroğlu, S. (2025). Shear-wave velocity model of the Sivas City (inner eastern, Türkiye) using Rayleigh wave ellipticity inversion controlled by 2D microgravity modeling. Acta Geophysica, 1-19. https://doi.org/10.1007/s11600-025-01682-7
  4. Beyhan, G., Kanbur, M.Z., Selim H.H., Utkucu, M., Silahtar, A. & Budakoğlu, E. (2017). Isparta havza yapısının jeofizik yöntemler ile modellenmesi ve senaryo deprem sismik tehlike haritalarının hazırlanması (Proje No: 114Y836). Project Report, TÜBİTAK.
  5. Blakely, R.J. (1996). Potential theory in gravity and magnetic applications. Cambridge University press.
  6. Borcherdt, R.D. (1970). Effects of local geology on ground motion near San Francisco Bay. Bulletin of the Seismological Society of America, 60, 29–61. https://doi.org/10.1785/BSSA0600010029
  7. Bozkurt, E. (2001). Neotectonics of Turkey - a synthesis. Geodinamica Acta, 14(1–3), 3–30. https://doi.org/10.1016/S0985-3111(01)01066-X
  8. Buttkus, B. (2000). Spectral Analysis and Filter Theory in Applied Geophysics. Springer, Berlin, Heidelberg.
  9. Büyüksaraç, A., Eyisüren, O., Bektaş, Ö. & Karaca, Ö. (2023). Bedrock depth calculation of Çanakkale (Turkey) basin using Rayleigh ellipticity and microgravity survey. Geofísica Internacional, 62, 387–401. https://doi.org/10.22201/igeof.2954436xe.2023.62.1.1447
  10. Catuneanu, O. (2006). Principles of Sequence Stratigraphy. Elsevier, Amsterdam, 375 pp.
  11. Demer, S.A. (2008). Isparta ve yakın çevresi yeraltısularının hidrojeolojik, hidrojeokimyasal ve izotop jeokimyasal incelenmesi ve içme suyu kalitesinin izlenmesi [PhD Thesis]. Süleyman Demirel Üniversitesi.
  12. Dolmaz, M. N. (2007). An aspect of the subsurface structure of the Burdur-Isparta area, SW Anatolia, based on gravity and aeromagnetic data, and some tectonic implications. Earth, Planets and Space, 59, 5–12. https://doi.org/10.1186/BF03352016
  13. Ekinci, Y. L. & Yiğitbaş, E. (2012). Geophysical approach to the igneous rocks in the Biga Peninsula (NW Turkey) based on airborne magnetic anomalies: geological implications. Geodinamica Acta, 25, 267–285. https://doi.org/10.1080/09853111.2013.858945
  14. Ekinci, Y.L., Ertekin, C. & Yiğitbaş, E. (2013). On the effectiveness of directional derivative based filters on gravity anomalies for source edge approximation: synthetic simulations and a case study from the Aegean Graben System (Western Anatolia, Turkey). Journal of Geophysics and Engineering, 10(3), Article 035005. https://doi.org/10.1088/1742-2132/10/3/035005
  15. Ekinci, Y. L. & Yiğitbaş, E. (2015). Interpretation of gravity anomalies to delineate some structural features of Biga and Gelibolu peninsulas, and their surroundings (north–west Turkey). Geodinamica Acta, 27, 300–319. https://doi.org/10.1080/09853111.2015.1046354
  16. Ekinci, Y. L., Büyüksaraç, A., Bektaş, Ö. & Ertekin, C. (2020). Geophysical investigation of Mount Nemrut Stratovolcano (Bitlis, Eastern Turkey) through aeromagnetic anomaly analyses. Pure and Applied Geophysics, 172, 3243–3264. https://doi.org/10.1007/s00024-020-02432-0
  17. Ekinci, Y. L., Balkaya, Ç., Göktürkler, G. & Ai, H. (2023). 3-D gravity inversion for the basement relief reconstruction through modified success-history-based adaptive differential evolution. Geophysical Journal International, 235(1), 377–400. https://doi.org/10.1093/gji/ggad222
  18. Ekinci, Y. L., Balkaya, Ç., Göktürkler, G. & Özyalın, Ş. (2021). Gravity data inversion for the basement relief delineation through global optimization: a case study from the Aegean Graben System, western Anatolia, Turkey. Geophysical Journal International, 224(2), 923–944. https://doi.org/10.1093/gji/ggaa492
  19. Emre, O., Duman, T. Y., Doğan, A., Özalp, S., Tokay, F. & Kuşçu, I. (2003). Surface faulting associated with the Sultandağı earthquake (Mw 6.5) of 3 February 2002, Southwestern Turkey. Seismological Research Letters, 74(4), 382–392. https://doi.org/10.1785/gssrl.74.4.382
  20. Ghose, R., Persaud, P. & Clayton, R.W. (2023). Basin structure for earthquake ground motion estimates in urban Los Angeles mapped with nodal receiver functions. Geosciences, 13, 320. https://doi.org/10.3390/geosciences13110320
  21. Görmüş, M. & Özkul, M. (1995). Gönen-Atabey (Isparta) ve Ağlasun (Burdur) Arasındaki Bölgenin Stratigrafisi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 1, 43–64.
  22. Hunt, J. D., Nascimento, A., Guzman, O. J. R., Furtado, G. C. d. A., ten Caten, C. S., Tomé, F. M. C., Leal Filho, W., Durin, B., Lopes, M. & Wada, Y. (2022). Sedimentary basin water and energy storage: a low environmental impact option for the Bananal Basin. Energies, 15, Article 4498. https://doi.org/10.3390/en15124498
  23. Işık, M. & Şenel, H. (2009). 3D gravity modeling of Büyük Menderes basin in Western Anatolia using parabolic density function. Journal of Asian Earth Sciences, 34(3), 317–325. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2008.05.013
  24. Karaman, M. E., Meriç, E. & Tansel, İ. (1988). Çünür (Isparta) dolaylarında Kretase-Tersiyer geçişi. Akdeniz Üniversitesi Isparta Mühendislik Fakültesi Dergisi, 4, 80–100.
  25. Kissel, C. & Poisson, A. (1986). Etude paléomagnétique préliminaire des formations néogènes du bassin d'Antalya (Taurides occidentales, Turquie). Comptes Rendus de l’Académie des Sciences Paris, 302, 711–716.
  26. Koçyiğit, A. & Özacar, A. (2003). Extensional neotectonic regime through the NE edge of the outer Isparta Angle, SW Turkey: new field and seismic data. Turkish Journal of Earth Sciences, 12(1), 67–90.
  27. Lima, W.A. & Silva, J.B. (2014). Combined modeling and smooth inversion of gravity data from a faulted basement relief. Geophysics, 79(6), F1–F10. https://doi.org/10.1190/geo2013-0357.1
  28. McKenzie, D.P. (1972). Active tectonics of the Mediterranean region. Geophysical Journal International, 30(2), 109–185. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1972.tb02351.x
  29. Murthy, I. R. & Rao, S. J. (1989). A Fortran 77 program for inverting gravity anomalies of two-dimensional basement structures. Computers & Geosciences, 15(7), 1149-1156. https://doi.org/10.1016/0098-3004(89)90126-X
  30. Okay, A.I. & Tüysüz, O. (1999). Tethyan sutures of northern Turkey, in The Mediterranean Basins: Tertiary extension within the Alpine Orogen. In Durand, B., Jolivet, L., Horvath, F. & Seranne, M.(Eds.), Geological Society of London, Special Publications, 156, pp. 475–515.
  31. Onajite, E. (2014). Understanding seismic interpretation methodology. In Seismic Data Analysis Techniques in Hydrocarbon Exploration, pp. 177–211, Elsevier. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-420023-4.00013-7
  32. Pamuk, E., Akgün, M., Özdağ, Ö. C. & Gönenç, T. (2017). 2D soil and engineering-seismic bedrock modeling of eastern part of Izmir inner bay/Turkey. Journal of Applied Geophysics, 137, 104–117. https://doi.org/10.1016/j.jappgeo.2016.12.016
  33. Piper, J. D. A., Gürsoy, H. & Tatar, O. (2002). Palaeomagnetic evidence for the Gondwanian origin of the Taurides and rotation of the Isparta Angle, southern Turkey. Geological Journal, 37(4), 317–336. https://doi.org/10.1002/gj.920
  34. Rao, B. S. R. & Murthy. I. V. R. (1978). Gravity and magnetic methods of prospecting: Arnold-Heinemann (India) Pvt. Ltd., AB, 9 Safdar jang Enclave. New Delhi, 390 p.
  35. Rao, D. B., Prakash, M. J. & Babu, N. R. (1990). 3D and 2½ D modelling of gravity anomalies with variable density contrast. Geophysical Prospecting, 38(4), 411–422. https://doi.org/10.1111/j.1365-2478.1990.tb01854.x
  36. Reilinger, R., McClusky, S., Vernant, P., Lawrence, S., Ergintav, S., Cakmak, R. … & Karam, G. (2006). GPS constraints on continental deformation in the Africa–Arabia–Eurasia continental collision zone and implications for the dynamics of plate interactions. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 111(B5), Article B05411. https://doi.org/10.1029/2005JB004051
  37. Robertson, F., Poisson A. H. A. & Akinci, Ö. (2003). Developments in research concerning Mesozoic–Tertiary Tethys and neotectonics in the Isparta Angle, SW Turkey. Geological Journal, 38(3-4), 195–234. https://doi.org/10.1002/gj.953
  38. Roy, A., Ekinci, Y. L., Balkaya, Ç. & Ai, H. (2025). Deep learning‐based inversion with discrete cosine transform discretization for two‐dimensional basement relief imaging of sedimentary basins from observed gravity anomalies. Geophysical Prospecting, 73(1), 113–129. https://doi.org/10.1111/1365-2478.13647
  39. Sari, C. & Şalk, M. (2006). Sediment thicknesses of the western Anatolia graben structures determined by 2D and 3D analysis using gravity data. Journal of Asian Earth Sciences, 26(1), 39–48. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2004.09.011
  40. Seed, H. B. & Idriss, I. M. (1982). Ground motions and soil liquefaction during earthquakes. Earthquake Engineering Research Institute, Berkeley, California, 243 pp.
  41. Silahtar, A., Kanbur, M. Z. & Beyhan, G. (2020). Investigation of a sedimentary basin by using gravity and seismic reflection data in the Isparta basin, southwestern Turkey. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 79(8), 3971–3988. https://doi.org/10.1007/s10064-020-01804-z
  42. Şenel, M. (2007a). 1:100.000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası, Isparta M24 (J10). Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Yayını, Ankara.
  43. Şenel, M. (2007b). 1:100.000 ölçekli Türkiye Jeoloji Haritası, Isparta M25 (J11). Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Yayını, Ankara.
  44. Şengör, A. M. C. & Yılmaz, Y. (1981). Tethyan evolution of Turkey: a plate tectonic approach. Tectonophysics, 75(3–4), 181–241. https://doi.org/10.1016/0040-1951(81)90275-4
  45. Taymaz, T. & Price, S. (1992). The 1971 May 12 Burdur earthquake sequence, SW Turkey: a synthesis of seismological and geological observations. Geophysical Journal International, 108(2), 589–603. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1992.tb04638.x
  46. Timur, E., Kaftan, I., Sari, C. & Şalk, M. (2019). Structure of the Büyük Menderes Graben systems from gravity anomalies. Turkish Journal of Earth Sciences, 28(4), 544–557. https://doi.org/10.3906/yer-1809-31
  47. Todd, D. K. & Mays, L. W. (2004). Groundwater hydrology, third edition. Wiley, New York, 656 pp.
  48. Weissmann, G. S., Hartley, A. J., Scuderi, L. A., Nichols, G. J., Owen, A., Wright, S., Felicia A.L., Holland, F. & Anaya, F. M. L. (2015). Fluvial geomorphic elements in modern sedimentary basins and their potential preservation in the rock record: a review. Geomorphology, 250, 187–219. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2015.09.005
  49. Wessel, P. & Smith, W. H. (1995). New version of the generic mapping tools. Eos, Transactions American Geophysical Union, 76(33), 329–329.
  50. Wright, T. J., Parsons, B. E., Jackson, J. A., Haynes, M., Fielding, E. J., England, P. C. & Clarke, P. J. (1999). Source parameters of the 1 October 1995 Dinar (Turkey) earthquake from SAR interferometry and seismic bodywave modelling. Earth and Planetary Science Letters, 172(1-2), 23–37. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(99)00186-7
  51. Wu, M., Liu, Z., Qin, Y., Su, K. & Yu, Z. (2025). Thermal property of reservoir rocks at thermal-mechanical coupled conditions and resultant impact on performance of geothermal systems. Rock Mechanics and Rock Engineering, 58, 8773–8798. https://doi.org/10.1007/s00603-025-04587-5
  52. Yalçınkaya, S. (1989). Isparta-Ağlasun (Burdur) Dolaylarının Jeolojisi [PhD Thesis]. İstanbul Üniversitesi.
  53. Yıldız, A. & Toker, V. (1991). Çünür Köyü yöresindeki (Isparta kuzeyi) Üst Kretase-Eosen yaşlı birimlerin planktik foraminiferler ile biyostratigrafik incelemesi. Türkiye Jeoloji Bülteni, 34(2), 43–58. https://www.jmo.org.tr/resimler/ekler/5409b2c82d5925a_ek.pdf
  54. Yiğitbaş, E., Elmas, A., Sefunç, A. & Özer, N. (2004). Major neotectonic features of eastern Marmara region, Turkey: development of the Adapazari–Karasu corridor and its tectonic significance. Geological Journal, 39, 179–198. https://doi.org/10.1002/gj.962