Investigating crustal structure of the marmara region using local tomography and seismic anisotropy methods

Abstract

Bu çalışmada, lokal tomografi ve kayma dalgası ayırma yöntemleri kullanılarak Marmara bölgesinin kabuk yapısı incelenmiştir. Bu bölgeler yüksek sismikliğe sahiptir ve bu nedenle sismik riskler için ciddi öneme sahiptir. Seyahat süresi tomografisine dayalı ilk olan bu kısmında; Türkiye'nin Deprem Riski Yüksek Jeo-Stratejik -ancak tektonik rejimleri farklı- Bölgelerinde Deprem Davranışının Çok Disiplinli Yaklaşımlarla Araştırılması (TÜRDEP) Projesi kapsamında kurulan sismik istasyonlar ile Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırması istasyonları tarafından bölgede kaydedilen lokal orta ve mikro depremler kullanılmıştır. 50.044 P ve 42.814 S dalgası'nın toplamda oluşturduğu 92.858 varış zamanının üretildiği, 2.131 deprem seçildi. Haritalanan depremler, yüksek sismisiteye sahip fay segmentlerinde kümelenmiştir. 5 km derinlikte, Marmara Denizi'nin merkezi altında düşük hızlar görülmüştür. Ayrıca, 2006 Mb=5.3 Manyas-Kuş Golu (Manyas) depremi retrospektif olarak `stres-tahmin` edilmesi için; modifiye edilmiş stresten kaynaklı mikro çatlakların gerilme hacminin gerginliğin arttığı hacim içinde kırılma kritikliğine ulaştığı zaman ve büyüklüğü değerlendirmesi, sismik kesme dalgası bölünmesinin zaman gecikmelerindeki değişimler kullanılmıştır. Bu deprem öncesinde, özellikle GEMT istasyonunda, gecikme sürelerinde belirgin düşüşler gözlemledik, bu da, sıvı-kaya deformasyonunun anizotropik poroelastisite (APE) modeli ile uyumludur. Ancak, bu depremin yakın çevresindeki diğer sismik istasyonlarda benzer değişiklikleri gözlemleyemedik. Stres birikimi süresinin logaritmaları, olması muhtemel olan deprem büyüklüğü ile orantılıdır yani kendine hastır. Kesme dalgası ayrımlanması yöntemi ile, 2005- Manyas depreminin zaman ve büyüklüğü stres değişiminden öngörülse de, depremin lokasyonu hakkında bilgi üretilememiştir.

The crustal structure underneath the Marmara region was investigated by utilizing local tomography and shear wave splitting methods in this study. These regions have high seismicity and are thus of serious importance to seismic risks. The first part of the research was based on travel-time tomography utilizing local moderate and microseismic events occurring in the study area recorded by the Multi-Disciplinary Earthquake Research in High-Risk Regions of Turkey project and Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute. We had chosen 2,131 seismic events and 92,858 arrival times in total, comprising of 50,044 P-wave and 42,814 S-wave arrival times. The mapped earthquakes were gathered in the segments of the fault that has high seismicity. Low velocities were observed beneath the central Marmara Sea at 5 km depth. Also, the 2006 Mb =5.3 Manyas-Kus Golu (Manyas) earthquake had been retrospectively `stress-forecasted` utilizing changes in time-delays of seismic shear wave splitting to evaluate the time and magnitude at which tension-modified microcracking reaches fracture criticality within the stressed volume where strain is released. We observed that clear decreases in delay-times before the impending event, especially at the station GEMT are consistent with the anisotropic poroelasticity (APE) model of fluid-rock deformation, but we could not observe similar changes at other stations surrounding the main event. The logarithms of the duration of the tension accumulation are proportional (self-similar) to the magnitude of the impending event. Although time and magnitude of the 2005 Manyas earthquake could have been stress-forecasted, as has been recognized elsewhere, shear wave splitting does not appear to provide direct information about the location of impending earthquakes.