JEODEZİK VERİLER İLE DEPREM TEKRARLILIKLARININ BELİRLENMESİ

Transkript

1 11-13 Ekim 17 ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ESKİŞEHİR ÖZET: JEODEZİK VERİLER İLE DEPRE TEKRARLILIKLARININ BELİRLENESİ Bhdır Aktuğ Profesör, Jeofizik ühendisliği. Bölümü, Ankr Üniversitesi, Gölbşı Emil: Günümüzde yerleşim lnlrının belirlenmesinden büyük ypılrının tsrımın kdr birçok lnd bölgenin sismik ktivitesinin belirlenmesine ihtiyç duyulmktdır. evcut hliyle deprem ktloglrı ve sismik tehlike nlinize dylı olrk ypıln söz konusu nlizler, gerek ktloglrın eksiklikleri gerek depremlerin çok uzun tekrrlnm rlıklrın bğlı olrk birçok bölgede yetersiz klmktdır. Özellikle, letsel dönemde z syıd vey hiç deprem üretmemiş nck trihsel süreç için büyük depremler üretmiş olduğu bilinen bölgelerde güvenilir deprem tehlike nlizi ypılmsı ve deprem bölgelerinin sınıflndırılmsı oldukç güçtür. Diğer yndn, jeodezik ölçümler ile elde edilen çeşitli deformsyon prmetreleri çok büyük ornd deformsyon hızı düzeyinde klmkt ve deprem mevzut deprem tehlike hritlrın ess büyüklükler ile ilişkisi kurulmmktdır. Bu nedenle yerkbuğu deformsyonu vey jeodinmik mçlı jeodezik çlışmlr mevzutt d yer lmmkt ve deprem ktloglrın dylı nlizler kullnılmktdır. Bu çlışmd, ylnızc jeodezik gerinim hızlrı kullnılrk ktloglr dylı söz konusu nlizlerin eksiklerini bir ölçüde tmmlybilecek bir yöntem ile ülkemiz için deprem tekrrlıklrının hesplnrk deprem potnsiyelinin hritsının üretilmesi gösterilmiştir. Ülkemizde deprem tekrrlıklrının sdece jeodezik verilere dylı olrk ypıldığı ilk çlışm olm özelliği tşımktdır. Çlışmnın geliştirilmesi ile hâlihzır mevzutt sdece ktlog verilerine dylı olrk ypılmsı öngörülen deprem tehlike hritlrının, jeodezik yöntemlerin de eklenerek geliştirilmesine ktkı sğlycğı değerlendirilmektedir. ANAHTAR KELİELER: Deprem Tehlike Anlizi, Jeodezik Ölçüler, Deprem Tekrrlığı DETERINATION OF EARTHQUAKE RECURRENCE RATES BASED ON GEODETIC DATA ABSTRACT: It is needed to nlyze the seismic hzrd in prticulr region in mny pplictions from the design of lrge buildings to the determintion of settlement res. The nlyses which re currently crried out bsed on the seismic ctlogues re insufficient in mny regions due to the incomplete seismic ctlogues nd long recurrence intervls of lrge erthqukes. In prticulr, it is quite difficult to perform seismic hzrd nlysis nd to clssify the seismic hzrd in the regions where very few erthqukes occurred during the instrumentl period despite the known historicl lrge erthqukes. On the other hnd, deformtion prmeters obtined from geodetic mesurements often remin t the level of deformtion rtes without ny direct ssocition with the relevnt prmeters of the seismic hzrd mps. Therefore, crustl deformtion or geodynmic oriented geodetic studies re not included in the current bylws nd only the nlyses bsed on erthquke ctlogues re employed. In this study, it is demonstrted to produce n erthquke potentil mp by computing the men recurrence intervls of the erthqukes bsed on the geodetic strin rtes is produced for Turkey with method which could prtilly complement the current prctice of nlysis with seismic ctlogues. In this respect, it is the first study in which erthquke recurrence mps re produced only on the geodetic mesurements. It is expected tht the

2 11-13 Ekim 17 ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ESKİŞEHİR seismic hzrd mps which re routinely produced with seismic ctlogues in bylws will be complemented by incorporting the geodetic methods. KEYWORDS: Seismic Hzrd Anlysis, Geodetic mesurements, Erthquke Recurrence 1. GİRİŞ Doğsı itibriyle krmşık deprem olgusu birçok bilim dlı trfındn incelenmektedir. Bir bölgenin depremselliği bilimsel rştırmlr ynınd, deprem bölgelerinin belirlenmesi, büyük tesislerin zemin sınıflmsı ve inşt seçeneklerinin belirlenmesi gibi prtik ihtiyçlr için de incelenmektedir. evzutt sdece deprem ktivitesine dylı olrk ypıln nlizlerin zmn zmn yetersiz klmktdır. Bunun en önemli nedeni, trihsel süreç içinde büyük deprem ürettiği bilinen nck letsel dönemde henüz büyük deprem üretmemiş birçok bölgenin bulunmsı, dolyısıyl deprem ktloglrının eksik olmsıdır. Deprem izleme sistemlerinin zmn içindeki gelişimi dikkte lındığınd, letsel dönemde de ktloglrın yetersiz kldığı bölgeler bulunmktdır. Deprem ve deprem tehlikesine yönelik jeodezik çlışmlr, büyük ornd bilimsel çlışmlr ile sınırlı olup, nliz sonuçlrı deprem tehlike hritsı üretilmesi y d deprem bölgelerinin sınıflndırılmsı için gibi prtik ihtiyç ihtiyçlr için kullnılmmktdır. Bun krşın, jeodezik çlışmlr ile elde edilen gerinim hızlrı trihsel dönemdeki deprem kyıtlrındn bğımsız olrk deformsyon rejimini orty koyrk, ktloglrd yukrıd bhsedilen eksikleri önemli ölçüde giderebilme potnsiyeline shiptir. İkinci bölümde, deprem tehlike hritlrının üretilmesi için gerekli oln gerinim hızlrının hesplnmsı, üçüncü bölümde deprem tekrrlnm periyodu için gerekli eşitliklerin üretilmesi, üçüncü bölümde ise Türkiye için jeodezik verilerden deprem tekrrlnm periyodunun elde edilmesi verilmektedir.. JEODEZİK GERİNİ HIZLARI GPS ölçümleri ile elde edilen hızlr ile strin prmetreleri rsındki ilişki şğıdki şekilde yzılbilir (Turcotte nd Schubert, 198): u = L x + t (1) Burd u : nokt hızlrını, t : öteleme hızlrını, x : konum vektörü ve L: ktı blok dönüklükleri (ω ) ile strin prmetrelerinin yıllık değişiminden ( e ) oluşn deformsyon tensörüdür. L tensörü L =e +ω () şeklinde yzılbilir (Feigl ve diğ., 199). ω ve e ile strin prmetrelerinin ilişkisi; 1 i j ω =, i j, ω =, i = j (3) ii x j xi 1 i j e = + (4) x j xi şeklindedir (Turcotte nd Schubert, 198). Burd kısmı türevler kuzey ve doğu yönündeki grdynlr krşılık gelmektedir. GPS hızlrındn strin hızlrının elde edilmesi için kovryns ğırlıklndırmlı bir yöntem kullnılmıştır (Shen et l., 1996). Bu yöntemde, herhngi bir noktdki strin hızlrının hesplnmsınd çevredeki GPS hızlrının etkisi;

3 11-13 Ekim 17 ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ESKİŞEHİR C r + r = Q exp x y σ D (5) şeklinde modellenmektedir. Burd, Q kullnıln hızllrın kovryns mtrisi, noktlrının x ve y GPS noktlrın oln konum vektörleridir. düzgünleştirme ktsyısıdır. σ D r x ve r y ise hesplm ise konumsl düzgünleştirme için kullnıln 3. DEPRE TEKRARLANA PERİYODU Belirli bir büyüklükteki (, < mx) yıllık deprem syısı (N) şğıdki şekilde Kesikli Gutenberg-Richter modeli ile ifde edilebilir: + b N( ) = ( < mx) (6) Bun göre büyüklüğü ye eşit vey dh büyük depremlerin ortlm tekrrlm rlığı ise T ) = ( mx 1 b (7) şeklinde hesplnbilir. Sismik moment ( o) ile moment büyüklüğü ( w) rsınd Hnks nd Knmori (1979) trfındn verilen 3 ( w + 6.7) = (8) bğıntısı (6) eşitliği kullnılrk tüm depremler için toplm yıllık moment hızı ( ) mx w = (9) şeklinde hesplnbilir (Wrd, 1994). Burd yeniden düzenlenirse = mx w+ 9.1 terimi eşitliğin sol trfınd klck şekilde (9) eşitliği (11) eşitliği elde edilir. Bu eşitliğin integrli lınrk (1.5 +.log (1) = mx bulunbilir (Wrd, 1994). (11) eşitliğindeki değeri (7) eşitliğinde yerine konurs büyüklüğü ye eşit vey dh büyük depremlerin ortlm tekrrlm rlığı

4 11-13 Ekim 17 ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ESKİŞEHİR T ( ) = mx w mx b (13) şeklinde hesplnbilir (Wrd, 7). Burd, pyddki integrl hesplnıp, pydki integrl yerine (1) eşitliği kullnılırs (13) eşitliği; b T ( ) = (1.5 + hline gelir. ( w+ 9.1 b mx b w ) (14) 4. JEODEZİK VERİLER İLE TÜRKİYE İÇİN DEPRE TEKRARLANA PERİYODU Jeodezik moment hızlrının hesplnmsı için (Kreemer ve diğ., 14) de verilen hız lnı kullnılmıştır. Önceki bölümde verilen yöntem kullnılrk Türkiye için gerinim hızlrı elde edilmiştir. Gerinim hızlrının belirlenmesinde (5) eşitliğinde verilen, düzgünleştirici ktsyısının öncül değeri σ D = 5 km olrk lınmış ve istsyonlrın dğılımı dikkte lınrk her noktd itertif olrk yrı yrı hesplnmıştır (GeodSuit, 17). Bu şekilde, 5 km uzklıkt bulunn bir noktnın ktkısı gerinim hızının belirlenmesindeki ğırlığı 8% dolyınd gerçekleşmiştir. Hesplnn gerinim hızlrı Şekil 1 de verilmiştir. Şekil 1. Türkiye için hesplnn gerinim hızlrı Gerinim tensöründen mksimum gerinim hızının belirlenmesi için çeşitli yöntemler olmkl birlikte en fzl kbul gören

5 11-13 Ekim 17 ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ESKİŞEHİR ε mx = mx( λ1, λ) (15) eşitliği kullnılmıştır. Birim lndki yıllık moment hızı ise mksimum gerinim hızı kullnılrk = µ H (16) geodetic sismojenikε mx şeklinde hesplnbilir. Klft ve diğ. (11) de verilen yöntemle belirlenmiş yıllrı rsını kpsyn deprem ktloğu kullnılrk ülkemiz için yıllık ortlm moment hızı hesplndığınd Nm/yıl elde edilmektedir. Ktlog verileri kullnılrk depremlerin tekrrlıklrı hesplnmış ve (14) eşitliği kullnılrk hesplnn tekrrlık eğrileri ile krşılştırılmıştır (Şekil ). Şekil. mx ve b değerlerinin belirlenmesi Elde edilen sonuçlr, ülkemiz için mx=8. ve b için ise -1. ile -.9 rsındki bir değerin kbul edilebilir olduğunu göstermektedir. (14) eşitliğindeki sismik moment hızı yerine, jeodezik verilerden hesplnn moment hızı kullnıldığınd (14) eşitliği b T ( ) = (1.5 + µ H ε sismojenik w mx ( b mx b w ) (17) şekline gelir. Tüm Türkiye için deprem tekrrlnm periyotlrı >6. ve >7. için (17) eşitliği kullnılrk hesplnmıştır. Hesplm için sismojenik zon derinliği 15 km lınmış ve birim lndki moment hızlrının moment hızlrın dönüşümü için sonlu elemnlr tekniği kullnılmıştır (GeodSuit, 17. Elde edilen deprem tekrrlık hritlrı Şekil 3 ve 4 de verilmektedir.

6 11-13 Ekim 17 ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ESKİŞEHİR Şekil 3. Jeodezik verilere göre > 6. büyük depremlerin ortlm tekrrlnm rlığı Şekil 4. Jeodezik verilere göre > 7. büyük depremlerin ortlm tekrrlnm rlığı 5. JEODEZİK VERİLER İLE TÜRKİYE İÇİN DEPRE TEKRARLANA PERİYODU Elde edilen sonuçlr, birçok bölgede > 6. depremlerin tekrrlılığının 3 yıl civrınd olduğunu göstermektedir. Bun krşın, > 7. depremlerin tekrrlılığı ortlm 316 yıl olrk gözükmektedir. Kuzey Andolu Fy Sistemi ve Ege nin belirli kesimlerde en kıs tekrrlıklr elde edilirken, Doğu Andolu Fyının sdece kuzey kesimlerinde yüksek tekrrlıklr elde edilmektedir. Jeodezik ölçüler ile elde edilen yerkbuğu deformsyon prmetrelerinin diğer yöntemler ile elde edilen deprem potnsiyeli kestirimleri le krşılştırılbilmeleri için yrıc işlenmeleri gerekmektedir. Bu çlışmd, ylnızc jeodezik gerinim hızlrı kullnılrk ktloglr dylı söz konusu nlizlerin eksiklerini bir ölçüde tmmlybilecek bir yöntem ile ülkemiz için deprem tekrrlıklrının hesplnrk deprem potnsiyelinin hritsının üretilmesi gösterilmiştir. Ülkemizde deprem tekrrlılıklrının sdece jeodezik verilere dylı olrk ypıldığı ilk çlışm olm özelliği tşımktdır. Çlışmnın geliştirilmesi ile hâlihzır mevzutt sdece ktlog verilerine dylı olrk ypılmsı öngörülen deprem tehlike

7 11-13 Ekim 17 ANADOLU ÜNİVERSİTESİ ESKİŞEHİR hritlrının, jeodezik yöntemlerin de eklenerek geliştirilmesine ktkı sğlycğı değerlendirilmektedir. KAYNAKLAR Feigl, K.L., King, R.W., nd Jordn, T.H., 199. Geodetic mesurements of Tectonic Deformtion in the Snt ri Fold nd Thrust Belt Cliforni. J. Geophys. Res. 9(B3), GeodSuit (17). GeodSuit Deformsyon odülü Kullnım kılvuzu, Ankr. GeodSuit (17. GeodSuit Sismojeodezi odülü Kullnım kılvuzu, Ankr. Hnks, T. C., nd H. Knmori (1979). A moment mgnitude scle. Journl of Geophysicl Reserch 84:5, Klft, D., Güneş, Y., Kekovlı, K., Kr,, Deniz, P., Yılmzer,., 11. A revised nd extented erthquke ctloque for Turkey since 19 (19-; >4.), Bogziçi University Publiction No: 499, ISBN p., Bebek-İstnbul. Knmori, H., nd Anderson, D.L., 1978., Theoreticl bsis of some empiricl reltions in seismology. Bull. Seismol. Soc. Am. 65, Kreemer, C., Blewitt, G., Klein, E.C., 14. A geodetic plte motion nd Globl Strin Rte odel. Geochemistry, Geophysics, Geosystems 15,, DOI:./14GC547 Shen Z.-K., Jckson D.D. nd Ge X.B., Crustl deformtion cross nd beyond the Los Angeles bsin from geodetic mesurements. J. Geophys. Res. 1(B1), Turcotte, D.L., nd Schubert G., 198. Geodynmics: Applictions of Continuum Physics to Geologicl Problems, John Wiley&Sons, New York. Wrd, S. N., A ultidisciplinry Approch to Seismic Hzrd in Southern Cliforni, Bull. Seism. Soc. Am. 84, Wrd, S. N., On the consistency of erthquke rtes, geologicl fult dt, nd spce geodetic strin: The United Sttes, Geophys. Jourml Interntion 134, Wrd, S. N., 7. ethods for evluting erthquke potentil nd likelihood in nd round Cliforni, Seism. Res. Letters 78,