Elastik yarı uzay modelleri ve depremsel koordinat değişimlerine dinamik bir yaklaşım

İzmit ve Düzce Depremleri, yer bilimlerine yeni bir ivme kazandırmakla beraber, yerin iç süreçleri ilgili bilgilerimizin ne kadar az olduğunu da göstermiştir. GPS in mevcut hassasiyeti neo-tektonik süreçlerin sayısal olarak ifade edilmesi sağlasa da, jeodinamik nitelikli ölçü kampanyaları ile sağlanan nokta sıklığı, depremlerden hemen sonra yoğunluk kazanan ölçü çalışmaları dikkate alındığında yetersiz kalmaktadır. GPS ölçü hassasiyeti ile karşılaştırıldığında, birkaç metreye ulaşan ham ko-sismik deplasmanları, kinematik yöntemlerle incelemek, doğal olarak istenilen sonucu vermemektedir. Bu yazıda, deprem kaynaklı yüzey yerdeğiştirmelerinin değerlendirilmesinde aritmetik koordinat farklarını kullanan interpolasyon/extrapolasyon gibi kinematik yaklaşımlar yerine, koordinat farkları yanında farklı disiplinlerden, sismik fay düzlemi çözümleri, jeolojik yüzey kırıkları gözlemleri, sismik moment büyüklüğü hatta paleomanyetik verilerin kullanılmasına olanak tanıyan elastik yarı uzay modelleri ile dinamik bir yaklaşım denenmiştir. Bu yaklaşımla ko-sismik deplasmanları hesaplayan "dislocator" isimli yazılım geliştirilmiş ve İzmit ve Düzce Depremleri ko-sismik etkilerini elastik yarı uzay modelleriyle hesaplayan bir uygulama gerçekleştirilmiştir. Ölçü ve kestirim değerleri arasındaki farklara ilişkin karesel ortalama hata 2 cm. den küçük olarak bulunmuş, faylardan uzaklaştıkça çok daha iyi değerlerin elde edilebildiği gözlenmiştir.

Elastic half-space models and a dynamic approach to seismic displacements

İzmit and Düzce Earthquake have given a new momentum to the earth sciences as well as substantiating lack of information about the earth's interior processes. While the current precision of GPS provides an indispensible quantification, spatial resolution obtained by geodynamics-oriented survey-mode campaigns are inadequate with respect to dense survey activities initiated just after an earthquake. By nature, the kinematic approachs like polynomial fitting, interpolation/extrapolation toward the raw coseismic displacements reaching up to a few meters are far from efficiency when comparing to GPS precision. Instead of kinematic approachs which utilize the simple arithmetically differentiated coordinates, a dynamic approach, which exploits fault mechanisms, enabling incorporating data into solutions from other disciplines like seismic fault-plane solutions, geologic surface rupture observations, seismic moment values even paleomagnetic data as well as measured coordinate differences is put into use. A software called 'dislocator' which uses this dynamic approach and computes coseismic displacements out of fault geometry and dislocation is developed and this dynamic approach is applied to coseseismic displacements of İzmit and Düzce Earthquakes. The rms value pertaining to the differences of observations and model values was found to less than 2 cm. and it was observed that the differences become much less gradually from the fault lines.

Kaynakça

/1/ Aki, K. ve Richards, P.G.Quantitative Seismofogy Theory and Methods, W.H. Freeman and Co.,San Francisco, 1980.

/2/ Aktug, B., A. Barka, R. Bürgmann, R. Çakmak, S.Ergintay, S..K.L. Feigle, O.Gurkan, L.Hearn, L., O.Lenk, S.McClusky, H. Meteris, H. Ozener, R.E.Reilinger, M.N.Töksoz, N. Yalçın,GPS Constraints on Coseismic and Early Postseismic Deformation for the Mw 7.4, 17 August 1999, izmit, Turkey Earthquake, The 1999 Izmit and Duzce Earthquakes: preliminary results, Istanbul Technical University Press, pp.283, 2000.

/3/ Ayhan, M.E., C. Demir ,0. Lenk,, A. Kılıçoğlu, B.Aktuğ, M.Açıkgöz, O.Fırat, Y.S.Şengün, A.Cingöz, M.A. Gürdal, A.İ.Kurt, M.Ocak A.Türkezer, H. Yıldız, N. Bayazıt, M. Ata, Y. Çağlar, A.Özerkan Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı-1999A (TUTGA-99A), Harita Dergisi Özel Sayı, No. 16, Ankara, Mayıs, 2002.

/4/ Ayhan, M.E., O. Lenk, C. Demir, A. Kılıçoğlu, M.Kahveci, A.Türkezer, M.Ocak, M.Açıkgöz, A.Yıldırım, B.Aktuğ, Y.S.Şengün, A.İ.Kurt, O.Fırat Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı-1999 (TUTGA-99), Teknik Rapor, Hrt.Gn.K.lığı, Ankara, 2001b.

/5/ Ayhan, M.E., R.Bürgmann, S. McClusky, O. Lenk, B. Aktuğ, E. Herece, R.E. Reilinger Kinematics of the Mw = 7.2, 12 November 1999, Düzce, Turkey Earthquake. Geophysical Research Letters, 28, 2, 367-370, 2001a.

/6/ Barka, A.Slip distribution along the North Anatolian fault associated with the large earhquakes of the period 1939 to 1967, Bull. Seismol. Soc. Am., 86, 1238 - 1254, 1996.

/7/ Bürgman, R., M. E. Ayhan, E. J. Fielding, T. J. Wright, S.McClusky, B. Aktuğ, C. Demir, O. Lenk, A. Türkezer Deformation During the 12 November 1999, Düzce, Turkey Earthquake, from GPS and InSAR data, Bull. Seismol. Soc. Am. (Baskıda), 2002.

/8/ Cohen, S.C.Numerical Models of Crustal Deformation in Seismic Zones, Advances in Geophysics, Vol.41, Academic Press, 1999.

/9/ Demir, C, B. Aktuğ,M.Açıkgöz : Türkiye Ulusal Temel GPS Ağı-1999A (TUTGA99A), 1992-2001 Yılları GPS Ölçülerinin Birleştirilmesi, TUJK 2002 Yılı Tektonik ve Jeodezik Ağlar Çalıştayı, İznik, 2002.

/10/ Okada, Y.Surface Deformation Due to Shear And Tensile Faults İn A Half-Space. Bull. Seismol. Soc. Am. Vol.75, 1135-1154,1985.

/11/Press,F. : Displacements, strains and tilts at tele-seismic distances, J.Geophys.Res.70, 1965.

/12/ Reilinger, R. E.,Ergintav, R. Bürgmann, S. McClusky, O. Lenk, A. Barka, O. Gürkân, L. Hearn, K.L. Feigl, R. Cakmak, B. Aktug, H. Ozener, M.N. Toksöz : Coseismic And Postseismic Fault Slip For The 17 August 1999, M=7.5, İzmit, Turkey Earthquake, Science, 289, S. McClusky, O. Lenk, 1519-1524,2000.

/13/Stekeete, J.A. : On Volterra's Dislocations in a semi-infinite elestic medium, Can.J.Phys. 36, Canada, 1958.

/14/ Wells, D.L.,K.J.Coppersmith : New Emprical Relations among Magnitude, Rupture Length, Rupture Width, Rupture Area and Surface Displacements,Bull.Seismol.Soc.Am.,84,974-1002, 1994.

Kaynak Göster