Arabistan-Avrasya Kıtasal Çarpışma Bölgesindeki Depremlerin Benzerlik Ilişkileri

View metadata, citation and similar papers at core.ac.uk brought to you by CORE

itüdergisi/d mühendislik Cilt:4, Sayı:6, 105-115 Aralık 2005

Arabistan-Avrasya kıtasal çarpışma bölgesindeki depremlerin benzerlik ilişkileri

Onur TAN*, Tuncay TAYMAZ İTÜ Maden Fakültesi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, 34390, Ayazağa, İstanbul

Özet Depremlerin kaynak mekanizması ve kırılma süreçlerinin incelenmesiyle elde edilen faylanma parametrelerinin birbirleriyle olan ilişkileri sismolojideki temel konulardan biridir. Bu çalışmada Arabistan-Avrasya kıtasal çarpışma bölgesinde meydana gelmiş depremlere ait büyüklük, faylanma alanı, gerilme düşümü gibi parametrelerin birbirleriyle ilişkileri incelenmiştir. Sismik momentin, mb ve Ms büyüklükleriyle olan ilişkisi için bölgeye özgü yeni eşitlikler belirlenmiş ve bunların dünya genelindeki depremlerin kullanılmasıyla be- lirlenenlerden daha farklı olduğu görülmüştür. Ayrıca 20 depreme ait kayma dağılımı modellemesi sonuçla- rından yararlanılarak belirlenen, sismik momentin diğer parametrelerle ilişkilerini içeren gözlemsel bağıntı- lar belirlenmiştir. Bu bağıntılar özellikle tarihsel depremlerin daha iyi anlaşılması açısından önem taşır. Anahtar Kelimeler: Deprem kaynak parametreleri, ölçekleme ilişkileri, aktif faylanma, doğu Akdeniz, güncel levha etkileşimi.

Self-similarity of the earthquakes occurred in the Eurasia-Arabia collision zone Abstract The relationship of faulting parameters obtained by analyzing the earthquake focal mechanisms and rupture histories is one of the main topics of seismology. In this study, we have studied the relationship of the parameters such as magnitude, rupture area, stress drop of the earthquakes occurred in the Eurasia-Arabia collision zone. We used two inversion techniques to find out the source parameters. First, the long period and broad-band body waveforms recorded by GDSN stations in the distance rage of 30°–90° were inverted and the fault orientation, centroid depth, seismic moment and source time function of each event were obtained with minimum misfit solution. Second method is the slip distribution inversion using high frequency broad-band data. The fault plane was divided into several sub-faults and rupture history of each sub-faults were described by triangles. Total fault area, rupture propagation in time and overall source time function were then obtained using minimum misfit solution of inversion. The resulting earthquake parameters results were graphed and the least-square relation equations were fitted. These new equations represent the re- gional behavior of the earthquakes and are different from that of previous studies using global databases. The present equations are important to resolve the parameters of historical earthquakes in the collision zone. Keywords: Earthquake source parameters, scaling laws, active faulting, eastern Mediteranean, current plate interactions.

*Yazışmaların yapılacağı yazar: Onur TAN. [email protected]; Tel: (212) 285 60 87. Bu makale, birinci yazar tarafından İTÜ Maden Fakültesi'nde tamamlanmış olan "Kafkasya, Doğu Anadolu ve Kuzeybatı İran depremlerinin kaynak mekanizması özellikleri ve yırtılma süreçleri" adlı doktora tezinden hazırlanmış- tır. Makale metni 05.10.2004 tarihinde dergiye ulaşmış, 25.11.2004 tarihinde basım kararı alınmıştır. Makale ile ilgili tartışmalar 31.05.2006 tarihine kadar dergiye gönderilmelidir. O. Tan, T. Taymaz

Giriş remler dünyanın farklı bölgelerinde ve farklı Yunanistan’dan Hazar Denizi’ne kadar uzanan tektonik çevrelerde meydana gelmiştir. Ayrıca geniş bir alanı kaplayan Doğu Akdeniz bölgesi sismolojik kayıtların olmadığı tarihsel deprem- tektonik olarak iki büyük levha hareketinin etkisi ler de hesaplamalara dahil edilmektedir. Za- altındadır. Bunlardan biri Helen (Ege) Yayı bo- manda çok gerilere giderek veri sayısını artırma yunca gözlenen dalma-batma, diğeri ise Arabis- düşüncesi doğru gibi görünse de bu depremlere tan Levhası’nın kuzeye doğru olan hareketidir. ait değerler (örn. sismik moment) göreceli ola- Arabistan Levhası’nın bu davranışı Avrasya rak hesaplanır. Yeni ilişki bağıntıları bularak Levhası ile çarpışmasına neden olmuş ve dünya- geçmişteki depremler hakkında bilgi edinmeye da gözlenen en geç ve aktif kıtasal çarpışmala- çalışırken, onlarla ilgili ikincil yollardan elde rından birini oluşturmuştur. Günümüz GPS ça- edilmiş verileri kullanmanın çok doğru olduğu- lışmalarında levhaların ve aralarında kalan daha nu söyleyemeyiz. Yapılması gereken, güncel küçük ölçekli blokların birbirlerine göre teknoloji ile toplanan verilerle belirlenen bağın- hereketleri net olarak gözlenmektedir (Şekil 1). tılar yardımıyla tarihsel depremlere bir yaklaşım Bu tektonik davranış, aktif faylanmaları meydana yapmaktır. Bunun yanında bölgesel özellikleri getirmektedir ve deprem dağılımları bu zonlar küresel ilişki bağıntıları içinde kaybetmemek için boyunca yoğunlaşmaktadır (Şekil 2). Yer bilim- ilgilenilen bölgedeki depremlerin parametrelerini leri açısından doğal bir laboratuvar olan Doğu kullanmak daha doğru olacaktır. Bu nedenle, bu Akdeniz Bölgesi’nin batısında baskın hareket çalışmada sadece incelenen bölge içinde meyda- Ege Denizi altına doğru olan dalma-batma ve na gelmiş depremlere ait veriler kullanılmıştır. Anadolu Bloğu’nun saatin tersi yöndeki rotas- yonla güneybatıya ilerlemesidir. Hem açılma re- Depremlerin davranışını anlamak için fay alanı jimi hem de yanal hareketler nedeniyle normal ve ve yer değiştirme miktarı gibi faylanma para- doğrultu atımlı faylar tüm Ege Bölgesi’nde etkin metrelerinin birbirleriyle olan ilişkileri bazı rol oynar. Doğuda ise normal faylanmalar yerine araştırmacılar tarafından incelenmiştir (örn. Aki, bindirme ve ters faylar ağırlıkla görülmektedir. 1967; Scholz, 1982; Wells ve Coppersmith, Bugüne kadar yapılan odak mekanizması çözüm- 1994; Mai ve Beroza, 2000; Stirling vd., 2002). leri bölgedeki genel davranışı gösterse de her bir Bu çalışmaların bazılarında parametre ilişkileri depremi tek tek ele aldığımızda faylanma özellik- için deneysel bağıntılar da verilmiştir. Wells ve lerinin farklılaştığı görülür. Bunun yanında hem Coppersmith (1994), 1800'lü yıllardan günümü- sismolojik hem de jeolojik gözlemlerden elde ze kadar meydana gelmiş çok sayıda depreme edilen yerel faylanma özellikleriyle tam olarak (M>4.5) ait dinamik parametreleri ilişkilendirir- uyuşmayan deprem mekanizmalarına da rastlan- ken, Mai ve Beroza (2000) sadece kayma dağı- maktadır. Bu durumda her bir depremin özellik- lımı incelenen son 20 yıl içindeki bazı deprem- lerini daha ayrıntılı öğrenmek tektonik problem- leri (Mw>5.5) kullanmışlardır. Ancak günümüz- leri aydınlatmada önemli yararlar sağlayacaktır. de kırılmanın fay düzlemi üzerindeki dağılımını Bugüne kadar yapılan GPS incelemeleri bölgenin incelemek ve daha gerçekçi kırılma parametre- kinematik özellikleri hakkında genel bilgiler leri belirlemek için yapılan çalışma sayısı azdır. vermektedir. Ancak, her bir fay sistemi üzerinde Arabistan-Avrasya kıtasal çarpışma bölgesini hatta aynı fay zonu üzerindeki değişik kesimlerde içine alan Türkiye, Kafkasya ve Kuzeybatı meydana gelen depremlerin birbirlerinden farklı İran’daki depremler için ise (17 Ağustos 1999 davranış özellikleri gösterdiği görülmektedir. Gölcük-İzmit depremi hariç; Yagi ve Kikuchi, 2000) benzer analizler yapılmamıştır. Bu neden- Depremlerin oluşum süreçlerinin birbirlerine le bu konuda çok fazla veri eksiği bulunmakta- olan benzerliğini (self-similarity) incelerken di- dır. Sismolojik ve jeodetik verilere bağlı yapılan namik parametrelerin ölçeklenmesinde kullanı- daha doğru gözlemlerle bölgesel deprem davra- lan veri grubu önem taşır. Özellikle parametre- nışları ortaya konabilirse tarihsel depremlere lerin belirlenmesinde izlenen yola göre birbirin- ilişkin daha iyi yaklaşımlar yapılabilir. Bu ça- den farklı ilişki değerleri bulunmuş olabilir. Di- lışmada elde edilen deprem parametreleri bu ve- ğer yandan bu tip çalışmalarda kullanılan dep- ri grubuna yeni katkılar sağlayacaktır.

106 Arabistan-Avrasya kıtasal çarpışma bölgesindeki depremler

Şekil 1. Doğu Akdeniz Bölgesi’ndeki ana tektonik unsurlar ve GPS hız vektörleri Daireler %95 güvenlik elipslerini temsil eder (McClusky vd., 2000)

Şekil 2. Doğu Akdeniz Bölgesi’nin 1964-2001 yılları arasındaki depremselliği (ISC, M≥4.0) Topoğrafya için NASA-SRTM verisi kullanılmıştır.

107

O. Tan, T. Taymaz

Veri Bu yöntemde, en küçük hatalı odak mekanizma- Bu çalışmada kullanılan deprem verilerini iki sı çözümüyle belirlenen doğrultu, dalım, kayma kısımda toplamak gerekir. İlk grupta depremle- açısı, derinlik ve sismik moment parametrelerin büyüklük ilişkilerinin incelenmesi için kul- rinden yararlanılmıştır. Yüksek frekanslı (0.01- lanılan odak mekanizması ters çözümü sonuçla- 1.00 Hz) geniş-bant (BB) P kayıtları ters çözüle- rı, diğeri ise kırılma yayılımı ve faylanma alanı rek kırılmanın fay düzlemi üzerinde zaman hakkında genel bilgiler veren kayma dağılımı içindeki yayılımı belirlenmeye çalışılmaktadır. modellemesi sonuçlarıdır. Bu amaçla fay düzlemi MxN parçaya bölünmüş ve her bir parçadaki kırılma L adet ikizkenar Bölgede meydana gelen depremlerin büyüklüğü üçgenden oluşan kaynak zaman fonksiyonu ile ve sismik momentleri arasındaki ilişkiyi incele- tanımlanır. Yapay olarak üretilen dalga şekille- mek için dalga şekli ters çözümü ile belirlenen rinin gözlemsel veri ile uyumuna bakılarak en sismik moment değerleri dikkate alınmıştır. küçük hatalı çözüme karar verilir. Ancak burada Dalga şekli ters çözümü son 20 yıldır bir çok dikkat edilmesi gereken nokta kırılma şeklinin depremin kırılma mekanizmasını anlamak için ve detayların eldeki verinin frekans içeriğine kullanılan bir yöntemdir. Yöntemin ağırlıklı ola- bağlı olarak fiziksel anlamda mantıklı olmasıdır. rak kullanılması Nábělek (1984)’den sonra baş- Kırılmanın detaylarını yakalamak için en önemli lamıştır. Sismolojide temel araştırma teknikle- veri ivme kayıtlarıdır. Ancak Türkiye ve çevre- rinden biri olan yöntem bir çok çalışmada kulla- sinde meydana gelen orta ve büyük ölçekli dep- nılmıştır (örn. McCaffrey ve Nábělek, 1987; remlerin ivme kayıtları sadece bir kaç deprem Molnar ve Lyon-Caen, 1989; Taymaz vd., için mevcuttur. Kayıtların bir çoğu deprem mer- 1991a; Jackson vd., 2002). Odak mekanizması kez üssünden uzak olduğundan yer değiştirme çözümleri faylanmanın yönelimi (doğrultu, da- ortamına dönüştürme için yeterli sinyal/gürültü lım, kayma açısı), derinliği ve sismik momenti oranına sahip değildirler. Bu nedenle, ağırlıkla gibi çok temel parametrelerin belirlenmesini kırılma mekanizması hakkında genel bilgiler sağlar. Bu amaçla deprem merkez üssünden taşıyan telesismik kayıtlar kullanılmıştır. (episantır) 30°-90° uzaklıklar arasında kalan deprem istasyonlarında kaydedilen uzun periyot Bölgede meydana gelmiş 40 civarında orta ve ve geniş-bant P ve SH sismogramları kullanılır. büyük ölçekli depreme ait odak mekanizması Duraylı bir ters çözüm olmak şartıyla en uygun çözümlerimiz ve bunlardan 20 tanesine ait kay- çözüme genelde yapay ve gerçek dalga şekille- ma dağılımı modellemeleri (bkz. Tablo 1) bu rinin görsel uyumuyla karar verilir. Veri grubu- çalışmanın temelini oluşturur. Özellikle büyük- nun büyük bir kısmını bu çalışmadaki ve diğer lük ilişkileri için daha önce yapılmış ters çözüm araştırmacıların odak mekanizması ters çözüm çalışması sonuçlarının da eklenmesiyle bölge- sonuçları oluşturmaktadır. Cisim dalgaları kul- deki depremlerin dinamik parametrelerinin bir- lanılarak incelenememiş bazı depremlere ait birleriyle olan ilişkileri ayrıntılı olarak incelen- sismik moment değerleri ise Harvard-CMT miş ve en küçük kareler anlamında matematik kataloğundan temin edilmiştir. Cisim ve yüzey bağıntılar elde edilmiştir. dalgası büyüklükleri ise günümüzde en güveni- lir kaynak olan Int. Seismological Centre (ISC) mb - Ms - Mo ilişkisi bültenlerinden alınmıştır. Şekil 3’de beyaz kare- Tarihsel depremlerin sismik moment değerini lerle gösterilen depremler büyüklük ve sismik belirlemede en çok kullanılan parametre büyük- moment arasındaki ilişkilerin belirlenmesinde lüktür. Sismik moment, özellikle yüzey dalgası kullanılmıştır. büyüklüğü Ms'den hesaplanır. Şekil 4’de ince- leme bölgesinde ve 1960 yılından sonra mey- İkinci veri grubunu oluşturan kayma dağılımı dana gelmiş ~80 depremin ters çözüm yön- modellemesi değerleri (Tablo 1) ise ilk olarak temleriyle belirlenen sismik momentlerinin, Kikuchi vd. (2000) ile Yagi ve Kikuchi (2000) Int. Seismological Centre (ISC) tarafından ra- tarafından kullanılan yöntemle belirlenmiştir. por edilen büyüklükleri ile ilişkisi verilmiştir.

108 Arabistan-Avrasya kıtasal çarpışma bölgesindeki depremler

Şekil 3. Bu çalışmada kullanılan depremlerin lokasyonları. Beyaz kareler Mo-mb-Ms ilişkisi için kullanılan, yıldızlar ise Tablo 1’de verilen depremleri temsil eder

Şekil 4. İncelenen bölgedeki depremlerin cisim (mb) ve yüzey (Ms) dalgası büyüklüklerinin sismik moment (Mo) ile en küçük kareler anlamında ilişkileri

109

O. Tan, T. Taymaz

Tablo 1. Kayma dağılımı modellemesi ile belirlenen sismik moment (Mo), uzunluk (L), genişlik (W), alan (S), gerilme düşümü (∆σ), maksimum (Dmaks) ve ortalama yer değiştirme (Dort) miktarları

Mo L W S D D No Tarih Bölge M ∆σ maks ort (x1016 Nm) w (km) (km) (km2) (bar) (cm) (cm) 1 07.12.1988 Spitak-Ermenistan 1579 6.8 28 12 336 64 270 157 2 20.06.1990 Manjil-İran 16600 7.3 100 30 3100 24 355 180 3 29.04.1991a Racha-Gürcistan 1952 6.9 25 24 600 33 274 108 4 29.04.1991b Racha-Gürcistan 116 6.1 10 7 72 48 104 54 5 03.05.1991 Racha-Gürcistan 20 5.6 6 5 30 31 46 23 6 15.06.1991 Racha-Gürcistan 129 6.2 8 8 64 63 118 68 7 04.07.1991 Racha-Gürcistan 6 5.3 4 3 12 39 37 18 8 13.03.1992 Erzincan-Türkiye 1374 6.7 28 15 420 40 116 110 9 15.03.1992 Pülümür-Türkiye 46 5.8 7 6 42 43 105 37 10 23.10.1992 Barisokho-Gürcistan 209 6.2 11 7 77 77 231 91 11 05.12.1995 Pülümür-Türkiye 45 5.7 7 9 55 28 42 28 12 28.02.1997 Savalan-İran 208 6.1 13 10 130 35 130 53 13 27.06.1998 Adana-Türkiye 296 6.2 7 11 77 110 225 128 14 31.01.1999 Dağıstan-Rusya 31 5.6 6 7 42 29 53 25 15 21.02.1999 Dağıstan-Rusya 9 5.3 5 7 35 11 18 9 16 03.12.1999 Narman -Türkiye 23 5.6 6 5 30 36 57 26 17 15.11.2000 Van-Türkiye 39 5.7 10 10 105 9 23 12 18 22.06.2002 Avaj-İran 459 6.4 11 11 126 82 295 122 19 27.01.2003 Pülümür-Türkiye 86 6.0 9 9 80 30 82 36 20 01.05.2003 Bingöl-Türkiye 349 6.3 12 14 168 40 110 69

Bu depremlerden yarısı tarafımızdan bu çalış- formulü ile ~%95'lik bir uyumla veriyi temsil mada incelenmiştir (örn. Tan ve Taymaz, 2003; eder. Bu ifadeler sismik momentin dyn·cm ol- Taymaz ve Tan, 2003), diğer yarısı ise farklı ması halinde geçerlidir. Diğer yandan, Şekil araştırmacılardan (Taymaz vd., 1991b; Campos 4’de kesikli çizgi Dziewonski ve Woodhouse vd. 1994, Taymaz, 1997) ve Harvard-CMT (1983) tarafından verilen kataloğundan alınmıştır. Bilindiği gibi cisim dalgası büyüklüğü (mb) 5.5 civarlarında doy- log (Mo ) = 1.5 ⋅ Ms + 16.1 (3) gunluğa ulaşmaya başlar (Geller, 1976; Lay ve Wallace, 1995). Şekil 4’den mb’nin ~6.0'da ta- eşitliğini temsil eder. Görüldüğü gibi küresel mamen doygunluğa ulaştığı ise açıkça görül- ölçekteki depremlerin kullanılmasıyla elde edi- mektedir. Bölge için toplam 82 depreme ait mb len ilişki katsayıları Avrasya-Arabistan kıtasal değeri mevcuttur ve sismik momentle araların- çarpışma bölgesindeki depremleri tam olarak daki doğrusal ilişki temsil edememektedir. log (M ) = 1.75±0.11 ⋅ m + 15.20±0.59 o b (1) Sismik moment - fay alanı ilişkisi (r 2 = 0.76) Deprem sırasında oluşan faylanmanın boyutunu belirlemek en temel problemlerden biridir. Ya- ile ifade edilebilir. Ancak ~7.2’de başlayıp ~8.0 kın tarihli depremler için eldeki sismolojik ve civarında tamamen doygunluğa ulaşan Ms daha jeodetik verilerle belirli ölçüde bunu öğrenebil- iyi bir ilişki göstermektedir. Toplam 79 deprem diğimiz halde geçmişte meydana gelmiş ve kullanılarak elde edilen en küçük kareler anla- oransal olarak da fazla olan büyük depremler mındaki doğru hakkında bilgilerimiz çok daha kısıtlıdır. Bu dep-

remlerin eğer varsa yüzey kırığına bağlı olarak log (M ) = 0.99±0.03 ⋅ M + 19.22±0.17 o s (2) kırılma alanı kestirilmeye çalışılır. Diğer bir yak- (r 2= 0.93) laşım şekli de farklı çalışmalardan elde edilen

110 Arabistan-Avrasya kıtasal çarpışma bölgesindeki depremler

Şekil 5. Sismik momentin, faylanma parametreleri ile ilişkileri Açıklama için metne bakınız □: Doğrultu atımlı faylanma, ∆: Ters faylanma deneysel bağıntıları kullanmaktır. Arabistan- depremleri temsil eden en küçük kareler anla- Avrasya kıtasal çarpışma bölgesine ait bu tip bir mında doğrulardır. Elde edilen verilere göre fa- amprik bağıntı bulabilmek için orta ve büyük yın uzunluğu (L) ile depremin büyüklüğü ara- ölçekli (Mw>5.5) 20 depreme ait kayma dağılı- sındaki ilişki doğrultu atımlı ve ters faylanmalar mı modellemesi yapılmıştır. Kırılmanın zaman için birbirinden farklıyken fayın eni (W) için ve uzaydaki davranışını belirlemek için mate- çok daha benzer bir ilişki görülmektedir. Bunun matiksel detayları Yagi ve Kikuchi (2000) ve nedeni özellikle doğrultu atımlı faylarda, Yagi vd. (2004)’de tanımlanan ters çözüm algo- faylanmanın eninin kırılgan şizosfer kalınlığına ritması kullanılmıştır. Tablo 1’de dalga şekli kadar artması ve durmasıdır (bkz. Scholz, ters çözüm sonuçlarına dayanılarak belirlenen 1990). Faylanma sırasında meydana gelen yer faylanma parametreleri verilmiştir. Şekil 5'de değiştirme değerleri de doğrusal ilişkiler göste- sismik momentin (Mo) faylanmanın uzunluğu rir. Ancak Dmaks değerleri Dort değerlerine göre (L), eni (W), ortalama (Dort) ve maksimum daha saçılmış bir görüntü verirler. Sismik mo- (Dmaks) yer değiştirme ile ilişkileri verilmiştir. mentin artmasıyla ters faylanmalara ait Dort de- Noktalı çizgi doğrultu atımlı faylanmaları, ke- ğeri doğrultu atımlara oranlara biraz daha hızlı sikli çizgi ters faylanmaları, düz çizgi ise tüm artar.

111

O. Tan, T. Taymaz

Tablo 2. Sismik momentin diğer faylanma parametreleriyle ilişki eşitlikleri.

log (Y) = a±hata · log (X) + b±hata r2

Tüm (20 deprem) ±0.03 ±0.57 log (L) = 0.36 · log (Mo) - 5.46 0.88 ±0.03 ±0.51 log (W) = 0.24 · log (Mo) - 3.41 0.80 ±0.05 ±0.82 log (Dort) = 0.40 · log (Mo) - 5.51 0.81 ±0.05 ±0.99 log (Dmaks) = 0.38 · log (Mo) - 4.93 0.73 ±0.05 ±0.83 log (S) = 0.60 · log (Mo) - 8.94 0.91

Ters faylanma (10 deprem) ±0.03 ±0.62 log (L) = 0.27 · log (Mo) - 3.97 0.89 ±0.06 ±1.05 log (W) = 0.25 · log (Mo) - 3.58 0.69 ±0.09 ±1.53 log (Dort) = 0.47 · log (Mo) - 6.82 0.79 ±0.09 ±1.61 log (Dmaks) = 0.51 · log (Mo) - 7.24 0.80 ±0.09 ±1.52 log (S) = 0.53 · log (Mo) - 7.58 0.83

Doğrultu atımlı faylanma (10 deprem) ±0.05 ±0.89 log (L) = 0.42 · log (Mo) - 6.68 0.91 ±0.03 ±0.56 log (W) = 0.23 · log (Mo) - 3.26 0.88 ±0.05 ±0.94 log (Dort) = 0.33 · log (Mo) - 4.34 0.84 ±0.07 ±1.25 log (Dmaks) = 0.39 · log (Mo) - 3.24 0.70 ±0.05 ±0.95 log (S) = 0.67 · log (Mo) - 10.15 0.95

Sismik moment ile dinamik parametreler ara- hesaplanır. Bu çalışmada bulduğumuz Denklem sındaki ilişki katsayıları ve bunlara ait hata 2’deki Ms-Mo ilişkisini kullandığımızda ise 18 oranları Tablo 2’de verilmektedir. a ve b en kü- Mo=22x10 Nm (Mw=6.8) bulunur. Bu sismik çük karelere uygun doğrunun katsayılarıdır. Ko- moment değerini Tablo 2'de verilen hem genel relasyon katsayısı (r2) doğrunun veriyle ne ka- hem de doğrultu atımlı faylanma için belirlenen dar uyumlu olduğunu gösterir ve r2=1.0 uyumun ifadelere yerleştirelim: %100 olduğu anlamına gelir. log(L) = 0.36 ⋅log(M ) - 5.46 ⇒ L = 32 km (5) o

Uygulama: 1930 Salmas ve 1988 log(L) = 0.42 ⋅log(Mo ) - 6.68 ⇒ L = 28 km (6) Spitak Depremleri Türkiye-İran sınırına yakın Urmiye Gölü civa- Bu çalışmada elde edilen ilişki katsayıları ile rında meydana gelen 6 Mayıs 1930 Salmas dep- hesaplanan 28 ve 32 km faylanmanın uzunluğu remi için sadece Ms=7.2 ve 30 km yüzey kırığı yüzey gözlemleriyle (30 km) çok iyi uyum sağ- boyu hakkında bilgi vardır (Ambraseys ve lamaktadır. Burada temel unsur sismik momen- Jackson, 1998). Eğer sismik moment değerini tin genel olarak kullanılan Ms-Mo ifadesinde da- Dziewonski ve Woodhouse (1983) tarafından ha büyük hesaplanmasıdır. Sadece Mai ve 18 verilen Denklem 3 ile hesaplarsak Mo=79.4x10 Beroza (2000) tarafından verilen katsayıları 18 Nm (Mw=7.2) buluruz. Bu değeri Mai ve Beroza kontrol etmek için, hesapladığımız Mo=22x10 (2000) tarafından tüm faylanma tipleri için veri- Nm değerini Denklem 4’de kullandığımızda fa- len eşitlikte kullanırsak faylanmanın olası boyu, yın uzunluğu L=40 km hesaplanır. Aynı çalış- mada verilen diğer katsayılar ise bu uzunluğu 60 log(L) = 0.35 ⋅ log(Mo ) - 5.20 ⇒ L = 58 km (4) km’ye kadar çıkarmaktadır.

112 Arabistan-Avrasya kıtasal çarpışma bölgesindeki depremler

Aki (1972), sismik moment (Mo) ve fay alanına (S) bağlı olarak

M ∆σ = c ⋅ µ ⋅ o (8) 3 S 2

ifadesini vermiştir. c, fayın şekline ve hareketi- ne göre değişen katsayıdır ve pratikte 2.4 ile 5 arasındadır. Dairesel kırılma için c=2.4, eliptik kırılma için ise c=2.5 alınabilir (Aki, 1972; Kikuchi vd, 1993). µ katılık sabitidir ve genel olarak 3x1011 dyn·cm2 kabul edilir. Bir deprem için belirlenen gerilme düşümü değerleri birbirlerinden çok farklı olabilir. Artçı sarsıntı dağı- lımı, cisim dalgası spektrumu, kuvvetli yer hareketi kayıtları kullanılarak yapılan hesaplama- lar gibi farklı yöntemlerden elde edilen gerilme

düşümü değerleri arasında 4-5 kata varan farklı- Şekil 6. Sismik moment fay alanı ilişkisi. lıklar ortaya çıkarmaktadır ve bu belirsizlik çok Açıklama için metne bakınız iyi bilinen temel bir problemdir (Lay ve

Wallace, 1995). Bu yüksek oranlı fark hatadan Elde edilen ifadeleri daha yakın tarihli 7 Aralık değil olayın fiziksel tanımındaki yetersizlikten 1988 Spitak depremine uygularsak, yüzey dal- kaynaklanır. Hesaplamalarda ana parametre fa- gası büyüklüğü Ms=6.9 olan bu deprem için yın boyutları ve sismik momenttir. Ters çözüm- Denklem 2’den amprik sismik moment değeri 19 de sismik moment değeri önemsiz derecede de- Mo=1.12x10 Nm bulunur. Spitak depremi oblik ğişme gösterirken fay alanındaki değişim para- faylanma gösterdiği için hesaplanan sismik mo- metrelerin hesaplanmasında önem kazanır. Seçi- ment değerini Denklem 5’de yerine koyarsak lecek fay alanı farklı değerlerin hesaplanmasına

19 neden olacaktır. Bu nedenle faylanma alanının log(L) = 0.36 ⋅log(1.12×10 ) - 5.46 (7) belirlenmesinde dikkatli davranılmalıdır. faylanmanın uzunluğu L=25 km bulunur. Yüzey kırıklarının boyunun 23 km olduğu (Philip vd., Kanamori ve Anderson (1975) depremler sıra- 1992) ve geniş-bant verilerinin ters çözümünden sında meydana gelen gerilme düşümünün (∆σ) kırılmanın boyunun 28 km belirlendiği (Tablo genel olarak 30-100 bar arasında olduğunu be- 1) göz önünde tutulursa hesaplanan L=25 km lirtmiştir. Daha sonraları yapılan çalışmalarda fay uzunluğu oldukça iyi bir sonuçtur. Wells ve da bu görüşün doğruluğu kanıtlanmaktadır. Coppersmith (1994) ise 7 Aralık 1988 Spitak Levha sınırlarında düşük gözlenen gerilme dü- depremi için yer altında meydana gelmiş kırılma şümü, levha içi depremlerde 100 bar civarların- boyunu 38 km olarak vermektedir. dadır. Bunu oluşturan nedenlerden biri düşük hareket hızı ve kırılma yüzeyindeki kil gibi kaymayı kolaylaştıracak malzeme içeren zonun Gerilme düşümü oldukça ince (1-10 m) olmasıdır. Levha sınırını Depremlerin en önemli dinamik parametrelerin- oluşturan faylarda ise bu zonun genişliği 100- den biri de gerilme düşümüdür (∆σ). Fay düz- 1000 m kadar olabilir. Az miktardaki fay kili lemi üzerinde bir noktadaki kırılma öncesi ve sürtünmeyi arttırır (Scholz, 1990). Diğer bir ne- sonrasındaki gerilme farkını ifade eder ve bu den ise levha içi depremlerin tekrarlanma aralı- değer her nokta için farklıdır. Fay alanı üzerin- ğının uzun ve fay boyunun daha kısa olmasıdır deki gerilme düşümleri toplamının fay alanına (Lay ve Wallace, 1995). Kayma dağılımı mo- bölünmesi ile statik gerilme düşümü tanımlanır. dellemesi yapılan 20 depremden elde edilen fay

113

O. Tan, T. Taymaz alanı ve sismik moment değerleri kullanılarak Kaynaklar hesaplanan gerilme düşümü değerleri grafik- Aki, K., (1967). Scaling law of seismic spectrum, lendiğinde çoğunluğunun 30-60 bar arasında Journal of Geophysical Research, 72, 1217-1231. olduğu görülür. Şekil 6, Tablo 1’de verilen sis- Aki, K., (1972). Earthquake mechanism, Tectono- mik moment ve faylanma alanı arasındaki iliş- physics, 13, 423-446. kiyi gösterir. Düz çizgiler sabit gerilme (10-100 Ambraseys, N. N. ve Jackson, J. A., (1998). Faulting bar) değerleri temsil eden doğrulardır. İncelenen associated with historical and recent earthquakes depremler içinde 27 Haziran 1998 Adana dep- in the Eastern Mediterranean region, Geophysical Journal International, 133, 390-406. remi en yüksek gerilme düşümü değerine sahip- Campos, J., Madariaga, R., Nabelek, J., Bukchin, B. tir (110 bar). Bunun temel nedeni bulunan fay 2 G. ve Deschamps, A., (1994). Faulting process of alanının oldukça küçük (77 km ) olmasıdır. the 1990 June 20 Iran earthquake from broad- band records, Geophysical Journal International, 118,31-46. Sonuçlar Dziewonski, A. ve Woodhouse, J.H., (1983). An Bu çalışmada Arabistan-Avrasya kıtasal çar- experiment in systematic study of global seismic- pışma bölgesinde meydana gelmiş önemli dep- ity: Centroid-moment tensor solution for 201 remlere ait parametrelerin birbirleriyle ilişkisi moderate and large earthquakes of 1981, Journal incelenmiştir. Dalga şekillerinin ters çözümüyle of Geophysical Research, 88, 3247-3271. belirlenmiş sismik moment değerlerinin mb ve Geller, R. J., (1976). Scaling relations for earthquake source parameters and magnitudes, Bulletin of the Ms büyüklükleriyle olan ilişkisi için bölgeye öz- gü yeni eşitlikler ortaya konmuştur. Yeni m -M Seismological Society of America, 66, 1501- b o 1523. ve M -M ilişki katsayıları, dünya genelindeki s o Jackson, J., Priestley, K., Allen, M. ve Bebarian, M., depremlerin kullanılmasıyla belirlenen değer- (2002). Active tectonics of the South Caspian, lerden farklıdır ve bölgedeki depremleri daha iyi Geophysical Journal International,148, 214-245. temsil eder. Diğer yandan 20 depreme ait kayma Kanamori, H. ve Anderson, D. L., (1975). Theorical dağılımı modellemesi sonuçlarından yararlanıla- basis of some emprical relations in seismology, rak sismik momentin diğer parametrelerle ilişki- Bulletin of the Seismological Society of America, lerini gösteren logaritmik bağıntılar da belirlen- 65, 1073-1095. miştir. Bu bağıntılar özellikle tarihsel depremle- Kikuchi, M., Kanamori, H. ve Stake, K., (1993). rin daha iyi anlaşılması açısından önem taşır. Source complexity of the 1988 Armenian earthquake: Evidence for a slow after-slip event, Journal of Geophysical Research, 98, 15797- Teşekkür 15808. Kikuchi; M., Yagi; Y. ve Yamanaka, Y., (2000). Katkılarından dolayı Dr. Peter Zwick, Dr. Source Process of Chi-Chi, Taiwan Earthquake Robert McCaffrey, Dr. Geoffrey Abers, Dr. of September 21, 1999 Inferred from Yugi Yagi, Dr. Alessia Maggi’ye teşekkür ede- Teleseismic Body waves, Bulletin. Earthquake riz. Bu çalışmada kullanılan deprem verileri Research Institute, Univ. Tokyo, 75, 1-13. IRIS (Washington Üniversitesi), Bayındırlık ve Lay, T. ve Wallace, T.C., (1995). Modern Global İskan Bakanlığı Deprem Araştırma Dairesi ile Seismology, 521 sh., Academic Press, San Dr. Özer Kenar ve Arş. Gör. Serkan Irmak (Ko- Diego, USA. caeli Üniversitesi, YUBAM) tarafından sağlan- Mai, P. M. ve Beroza, G. C., (2000). Source scaling mıştır. Bilgi işlem ve laboratuvar alt yapısının properties from finite-fault-rupture models, Bul- letin of the Seismological Society of America, 90, güçlenmesindeki katkılarından dolayı İTÜ Rek- 604-615. törlüğüne ve İTÜ Fen Bilimleri Enstitüsüne te- McCaffrey, R. ve Nábělek, J. L., (1987). Earth- şekkür ederiz. Bu çalışma kısmen, TÜBİTAK- quakes, gravity, and the origin of the Bali Basin: YDABAG ve TÜBA (TT/TÜBA-GEİP/2001-2- an example of a nascent continental fold-and- 17) tarafından desteklenmiştir. thrust belt, Journal of Geophysical Research, 92, 441-460.

114 Arabistan-Avrasya kıtasal çarpışma bölgesindeki depremler

McClusky, S., et al., (2000). Global positioning sys- Taymaz, T (1997). Doğu Anadolu Bölgesi'nin Aktif tem constraints on plate kinematics and dynamics Tektoniği: Yıkıcı Depremlerin Kaynak in the eastern Mediterranean and Caucasus, Jour- Mekanizmaları ve Tektonik Yerleşim, nal of Geophysical Research, 105, 5695-5719. TÜBİTAK, YDABÇAG Projesi, Final Raporu, Molnar, P. ve Lyon-Cáaen, H., (1989). Fault plane No: YBAG-100, Ocak, 1997. solutions of earthquakes and active tectonics of Taymaz, T., Jackson, J. A. ve McKenzie, D., the Tibetan Plateau and its margins, Geophysical (1991a). Active Tectonics of the North and Journal International, 99,123-153. Central Aegean Sea, Geophysical Journal Nábělek, J. L., (1984). Determination of earthquake International, 106, 43-490. source parameters from inversion of body waves, Taymaz, T., Eyidoğan, H. ve Jackson, J., (1991b). PhD Thesis, M.I.T., Massachusetts, U.S.A Source Parameters of large earthquakes in the Philip, H., Rogozhin, E., Cisternas, A., Bousquet, East Anatolian Fault Zone (Turkey), Geophysical J.C., Borisov, B. ve Karakhanian, A., (1992). The Journal International, 106, 537-550. Armenian earthquake of 1988 December 7: fault- Taymaz, T. ve Tan, O., (2003). Seismotectonics of ing and folding, neotectonics and paleoseismic- East Anatolian Fault Zone (EAFZ) and Surrond- ity, Geophysical Journal International, 110, 141- ings: Source Mechanisms and Rupture Histories 158. of January 27, 2003 (Mw=6.0) Pülümür and May Scholz, C. H., (1982). Scaling laws for large earth- 1, 2003 (Mw=6.3) Bingöl Earthquakes. Interna- quakes: consequences for physical models, Bulle- tional Workshop on the North Anatolian, East tin of the Seismological Society of America, 72, Anatolian and Dead Sea Fault Systems: Recent 1-14. Progress in Tectonics and Paleoseismology and Scholz, C. H., (1990). The Mechanics of Earth- Field Training Course in Paleoseismology, quakes and Faulting, 439 sh., Cambridge Univer- P.161, Middle East Technical University sity Press. (METU), 31 August - 12 September 2003, Stirling, M., Rhoades, D. ve Berryman, K., (2002). Ankara, Turkey. Comparison of earthquake scaling relations de- Wells, D. L. ve Coppersmith, K. J., (1994). New rived from data of the instrumental and prein- emprical relationships among magnitude, rupture strumental era, Bulletin of the Seismological So- length, rupture width, rupture area, and surface ciety of America, 92, 812-830. displacement, Bulletin of the Seismological Tan, O. ve Taymaz, T., (2003). Seismotectonics of Society of America, 84, 974-1002. Eastern Anatolia at the Intersections of East and Yagi, Y. ve Kikuchi, M., (2000). Source rupture North Anatolian Fault Zones and Along the Cau- process of the Kocaeli, Turkey, earthquake of casus - Source and Repture Histories of the Re- August 17, 1999, obtained by joint inversion of sent Destructive Earthquakes. International near-field data and teleseismic data, Geophysical Workshop on the North Anatolian, East Anato- Research. Letters, 27, 1969-1972. lian and Dead Sea Fault Systems: Recent Pro- Yagi, Y., Mikumo, T. ve Pacheo, J., (2004). Source gress in Tectonics and Paleoseismology and rupture process of the Tecoman, Colima, Mexico Field Training Course in Paleoseismology, earthquake of January 22, 2003, determined by P.160, Middle East Technical University joint inversion of teleseismic body wave and (METU), 31 August - 12 September 2003, near-field data, Bulletin of the Seismological So- Ankara, Turkey. ciety of America, baskıda.

115