Depremlerin oluşturduğu deformasyon ve gerilme alanlarının modellenmesi

Abstract

V. ÖZET DEPREMLERİN OLUŞTURDU?U DEFORMASYON ve GERİLME ALANLARININ MODELLENMESİ Kuzey Anadolu fayının (KAF) Marmara denizi ve çevresi ile kuzey Ege denizindeki kollan üzerinde 1912 yılından günümüze kadar meydana gelen yıkıcı depremlerin (Ms>6.3) biribirleri ile olan gerilme etkileşimleri Coulomb kırılma kriteri yardımı ile incelenmiştir. Faylar elastik ve homojen bir ortamda dislokasyon yüzeyleri olarak modellenmiştir. Bir deprem sebebiyle oluşan gerilme değişimi, gerilme değişiminin en büyük olduğu kayma yüzeyleri üzerinde hesaplanarak elde edilmiştir. Böylece, herhangi bir deprem sebebiyle oluşan gerilme değişiminin haritalanması veya gerilme değişimi transferinin ortaya konması ile o depremin gelecekte kırılacak ve kırılabilecek olan faylar üzerine etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. İncelenen zaman aralığında, 1943 Adapazarı, 1963 Çınarcık ve 1965 kuzey Ege depremlerinin civarında daha önce büyüklüğü Ms > 6.3 olan başka deprem bulunmadığından bu depremler tarihsel depremler tarafından oluşuma hazırlanmış olabilirler. İncelenen bütün diğer depremler yüklendikleri gerilme miktarına bağlı olarak deprem oluş zamanlan öne çekilmiş bazen de tetiklenmişlerdir. Bazı durumlarda gelecekte kırılabilecek faylar daha önce meydana gelen civar bir depremin neden olduğu gerilme azalımı olan bölgelerde kalmalarına rağmen, vuku bulan bir komşu deprem tarafından gerilme artışı ile yüklenerek kırılmaya hazırlanmışlardır. 1944 Bolu-Gerede depremi, 1957 Abant ve 1967 Mudurnu depremlerinin oluşmasında başlıca etken olmuştur. KAF daki kırılma, 1957 Abant ve onun daha fazla yüklediği Mudurnu fayının 1967 yılında kırılması ile batı yönünde daha da ilerlemiş, buna bağlı olarak da pozitif gerilme alanı İzmit körfezini kaplayacak şekilde batı vekuzey yönlerine doğru transfer olmuştur. îzmit körfezi üzerindeki gerilme artımı 1963 Çınarcık depremi ile daha da arttırılmış ve bölgeyi gelecekte büyük bir depremin olabileceği riskli bölgelerden biri haline getirmiştir. 1912 Mürefte-Şarköy depremi ise büyüklüğü ile orantılı olarak oldukça geniş bir alana yayılan gerilme değişimi oluşturmuş ve 1935 Marmara adası depreminin oluşmasında başlıca rol oynamıştır. Aym deprem, 1975 Saroz körfezi, 1953 Yenice-Gönen depremlerinin oluşmasında da hazırlayıcı rol almıştır. 1953 Yenice-Gönen depremi, 1964 Manyas depremi fayını tamamen örtecek şekilde yükleyerek kırılmasında ana etkenlerden birisi olmuş ve 1975 Saroz körfezi fayı üzerindeki gerilmeyi daha da arttırmıştır. 1964 Manyas depreminin meydana gelmesi ile üzerinde Bursa gibi büyük bir şehrin bulunduğu, îzmit körfezi ile Ulubat gölü arasında gerilme artımının olduğu deprem olma riski yüksek bir koridor oluşmuştur. înceledeğimiz zaman diliminde büyük deprem (Ms>6.3) aktivitesi 1965 yılında başlayan kuzey Ege denizi depremleri arasındaki gerilme transferi bilardo topunun hareketlerini andıracak şekilde hareketli ve birbirini takip eder şekilde olmuştur. 1965 depremi çok az da olsa 1967 depremi fayı üzerine yükleme yapmış ve bu 1967 depremi ise 1968 depremi fayını oldukça fazla yükleyerek bir sene sonra kırılmasında başlıca etken olmuştur. 1968 depremi 1981 ve 1982 yıllarındaki depremlerin faylarını yükleyerek kırılmaya hazırlamıştır. 19 Aralık 1981 depremi komşusu 27 Aralık 1981 depremi fayını yükleyerek tetiklemiş ve oldukça uzak olmasına rağmen 1982 depremi fayım daha da besleyerek kırılmasına yardım etmiştir. 19 Aralık 1981 depreminin pozitif gerilme alam 1944 Ayvacık ve 1953 Yenice-Gönen depremlerinin pozitif gerilme alanları ile birleşerek Biga yarımadasının batı bölümünü potansiyel bir depremin olabileceği tehlikeli bölgelerden biri haline getirmiştir. 1982 depremi ise daha önce 1968 depreminin sebeb olduğu gerilme azalımının olduğu yerde bulunan komşusu 1983 depremi fayım başarılı bir şekilde yükleyerek bir sene sonra hareket etmesine neden olmuştur. Aynı yöntem 13 Mart 1992 Erzincan ve 15 Mart 1992 Pülümür depremlerine uygulanarak, iki deprem arasındaki gerilme etkileşimi ve bu iki deprem sebebi ile 94oluşan gerilme alanı dağılımı ile artçı şokların dağılımı arasındaki ilişki araştırılmıştır. Erzincan depremi Pülümür fayı üzerinde deprem odağı civarında 1.4 barlık gerilme artımına neden olmuştur. Sonuçta, Erzincan depreminin açık şekilde Pülümür fayım yükleyerek kendisinden iki gün sonra oluşan Pülümür depremini tetiklediği ortaya konmuştur. Ayrıca, gerilme alanının pozitif olarak arttığı bölgeler ile artçı şokların episantr dağılımları arasında büyük bir uyum olduğu, gerilme alanının negatif olarak değiştiği bölgelerde ise yanlızca birkaç tane artçı depremin yeraldığı gözlenmiştir. Yaklaşık 0.3 barlık bir gerilme artımı artçı şokların oluşmasına yeterli iken aynı oranda bir gerilme düşümü meydana gelmemelerine sebep olmaktadır. 1992 Erzincan ve Pülümür depremlerinin oluşturduğu gerilme alanının haritalanması ile faylanma hareketinin niçin KAF nın daha önce sismik boşluk olarak nitelendirilen Yedisu bölümü boyunca devam etmediği ortaya konmuştur. 95

SUMMARY MODELLING OF THE DEFORMATION AND STRESS FIELDS CAUSED BY EARTHQUAKES The stress interactions of 19 earthquakes (Ms>6.3) that have occurred on and around the segments of North Anatolian fault (NAF) in Marmara region and north Aegean sea since 1912 are investigated by using Coulomb failure criterion. Faults are modelled as dislocation surfaces in elastic and homogeneous medium. To look at stress interaction, the Coulomb stress change is calculated on optimally aligned fault surfaces where stress change is maximum. For calculation of optimum fault geometry, total stress field is used by summing earthquake induced stress field to the regional stress field. Except for two earthquakes (1943 Adapazarı, 1963 Çınarcık and 1965 north Aegean earthquakes) all other events are effected by previous earthquakes and occurred in regions where the Coulomb stress has been enhanced. Those two earthquakes are probably prepared by historical earthquakes. According to received stress increase, their occurrence is hastened, in some cases triggered. In some cases faults that have received a stress reduction from several earlier events are prepared for an event by a nearby earthquake that creates a local Coulomb stress rise. 1944 Bolu-Gerede earthquake had a main effect on the fault movements of 1957 Abant and 1967 Mudurnu earthquakes. 1957 event increased the Coulomb stress on 1967 Mudurnu fault and prepared to failure. After moving of the 1967 fault the stress field transferred to further west covering the İzmit bay. The stress level at the west of the bay was raised by the 1963 Çınarcık earthquake. Therefore, seismic risk in the bay area has been increased. The 1912 Mürefte-Şarköy earthquake created a very 96large stress field change which is consistent with its large magnitude, (Ms = 7.4) and played a major role in the occurrence of 1935 earthquake. It has also helped to occur the 1975 Saroz gulf and 1953 Yenice-Gönen events. The 1953 event highly loaded the future 1964 Manyas earthquake fault and enhanced the stress on the 1975 Saroz earthquake fault. After the occurrence of 1964 event a stress level raised corridor existed between İzmit bay and lake Ulubat. Stress interactions between the earthquakes in northern Aegean sea resembles movement of a billiard ball. The fist earthquake in the area occurred by movement of 1965 fault which caused a little Coulomb stress increase on the 1967 fault. The 1967 earthquake had a major effect on the preparation of the 1968 future event. The 1968 event while transferring the stress on the 1981.1 and 1982 earthquake faults, decreased Coulomb stress on the 1981.2 and 1983 earthquake faults. The 1981.1 earthquake successfully loaded the 1981.2 earthquake fault and triggered it 8 days later. It has also increased the stress level on the 1982 earthquake fault. The 1982 event prepared its neighbor the 1983 earthquake fault by a local stress rise. After occurrence of the 1983 earthquake, recent Coulomb stress change map is obtained for the study area. By comparing both the stress map and active faults in the area, likely locations of future events are identified. According to this; İzmit bay area, western part of Biga peninsula, Saroz gulf and a part of west Marmara sea are identified as potentially dangerous areas. The same method is also applied to 13 March 1992 Erzincan and 15 March 1992 Pülümür earthquakes in order to investigate stress interaction between two earthquakes. Erzincan earthquake has raised the stress level about 1.4 bars around the focal region of Pülümür earthquake and triggered its occurrence two days latter. Obtained Coulomb stress change map is compared to aftershock distribution to understand if the occurrence of the aftershocks is controlled by the stress change. The aftershocks are abundant in regions where the Coulomb stress has increased by > 0.3 bar, and sparse where it has dropped by the same amount. The Coulomb stress change map also reveal that why the Erzincan rupture did not continue toward Yedisu segment of the North Anatolian fault where a seismic gap was suggested previously. 97