Paleoseismological studies on Düzce fault and geological data on the seismogenic sources in the vicinity of Düzce area

Abstract

Özet 1999 yılında iki deprem Düzce ve Aksu faylarının yer aldığı Kuzey Anadolu fayına ait Kuzey Almacık kolunun kırılmaya uğramasına sebep olup, Düzce havzasının güney sınırı boyunca yüzey kırığı oluşturmuştur. Dört yapısal parçaya ayrılan Düzce fayının Aydınpınar ve Mengencik parçalarındaki dört yerde paleosismolojik hendek kazısı yapılmıştır. Fay zonunu dikine kesecek şekilde açılan onbir hendekten elde edilen altı adet tarihlendirilmiş deprem Olayı fayın sismojenik davranışı hakkındaki ilksel düşüncelerin gelişmesine hizmet etmiştir. Üç yerde açılan beş hendekten M. Ö. 1740'tan itibaren oluşmuş altı depreme ait kanıtlar ortaya çıkartılmıştır. Yüksek yeraltı suyu seviyesi, istenmeyen hendek malzemeleri ve finansal desteğin yetersizliği nedeniyle 3 boyutlu hendek açamama sebeplerinden ötürü eski depremlerin karakteristik özellikleri ve ayni edilmelerinde güçlüklerle karşılaşılmıştır. Ancak Düzce fayı boyunca açılmış hendekler ve en doğu parçada açılan önceki çalışmalara ait hendeklerden ortaya çıkartılan olaylara ait zaman sınırların bütünleştirilmesi ile yaş verisi ile ters düşmeyen uygun bir periyodik deprem tekrarlama modeli bulunmuştur. 1999 Düzce depremi de dahil olmak üzere yedi yüzey kırığı oluşturan bir seri deprem tanımlanmıştır. Model Düzce fayının en azından bu son seri için Holosen' de yalnız bir sismik fay parçası olarak davrandığına işaret etmektedir. Daha yaşlı olan diğer iki olay ise seride uyumsuzluk göstermektedir. Ancak henüz rastlanmamış olan depremler bu uyumsuzluğu muhtemelen ortadan kaldırabilir. Bu iki deprem de işin içine katılarak bir tekrarlanma aralığı hesaplanmıştır. Tekrarlamalı son modele göre 1999 benzeri depremler 355±30 (% 70 olasılıkla) yılda bir tekrar etmektedir. Kayma hızı miktarı ise 1999 depremine ait 350 cm ortalama atım ve bu tekrarlama aralığı göz önüne alınarak % 70 olasılıkla yaklaşık 9.5±1 mm/yıl olarak hesap edilmiştir. Bu değer jeodetik ölçümlerle ortaya konulan 10 mm/yıl kayma bizi miktarı ile uyum içerisindedir. Düzce fayında meydana gelen 1999 depreminden bu yana az bir zaman geçtiğinden dolayı yakın bir gelecek için Düzce fayı önemli bir sismojenik potansiyel teşkil etmemektedir. Düzce ovası Marmara bölgesindeki önemli havzalardan birisini temsil etmektedir. Bu çalışma çerçevesinde yapılan araştırmalarda Düzce havzası yakınları veya sınırlarında, 1999 depremlerinde etkinlik göstermiş olan Düzce ve Aksu faylarının dışında bir diri faya rastlanmamıştır. Ayrıca, Düzce ovasının bir çek-ayır havza niteliğinde ve aktif olduğu savı yeterli ayrıntıda verilerle kanıtlanamamış bulunmaktadır. Bu nedenlerle, bu verilerden hareketle Düzce bölgesinin yakın gelecekte önemli sismik kökenli bir tehdit altoda olmadığı görüşü ağırlık kazanmaktadır xiii

Abstract in 1999, two earthqvıakes ruptured the Northenı Almacık strand (NA1S) of the Norfh Anatolian Fault that includes the Düzce and Aksu faults, producing surface rupture along the northern border of the Almacık block. Paleoseismological trenching is performed at four sites along the Aydınpınar and Mengencik segments of four-structural-segmented Düzce fault. Six dated-events from eleven trenches that cross cuts the fault zone provided insights on its seismogenic behavior. The excavations frpm five trenches at three sites expose evidence for six earthquakes that occurred since B. C. 1740. A shallow of watertable, unfavorable trench materials and lack of financial support to perform 3-D trenching made the identification and characterization of individual paleoearthquakes diffîcult. However, by integrating date constrains of events from the trenches that were performed along the Düzce fault including previous studies along the easternmost segment, a periodical recurrence model seems to be concordant with the radiocarbon age data. Seven serial surface-rupturing earthquakes including the 1999 Düzce event along the Düzce fault are defined. The model suggests that the Düzce fault is behaving as a single seismic segment at least for the last serial rupture in Holocene tüne. The additional two older events are showing an irregularity in the serial. Hitherto unrecognized earthquakes probably would eliminate this irregularity. A recurrence interval is estimated by also considering the two older earthquakes. This final sequential model suggests that 1999-type earthquakes repeat each 355±35 year (% 70 probability). The slip rate that was calculated from 350 cm average sh'p of the 1999 event and the recurrence period is about 9.5±1 mm/yr having % 70 probability. This value is in agreement with geodetic measurements (10 mm/yr) from independent studies. Because short time has elapsed since the 1999 earthquake that occurred along the Düzce fault, the Düzce fault does not appear to have an important seismogenic potential in near future. The Düzce plain is öne of the majör basins of the Marmara region. There is no active faulting excludhıg Düzce and Aksu faults that is detected in the basin and surrounding borders according to this study. in addition to this pull-apart and then continuing active formation of the Düzce basin hypothesis is not validated by rigorous data. Therefore, considering these data, it may be suggested that Düzce area is not under a severe seismogenic threat for very near future. xii