ÖZET Yüksek Lisans Tezi 12 KASIM 1999 DÜZCE-KAYNAŞLI DEPREMİ BİRLEŞİK ODAK MEKANİZMASI ÇÖZÜMÜ VE BÖLGENİN SİSMOTEKTONİĞİ.

Transkript

1 ÖZET Yüksek Lisans Tezi 12 KASIM 1999 DÜZCE-KAYNAŞLI DEPREMİ BİRLEŞİK ODAK MEKANİZMASI ÇÖZÜMÜ VE BÖLGENİN SİSMOTEKTONİĞİ Murat BEYHAN Ankara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı Danışman: Yrd. Doç.Dr. Altan NECİOĞLU 12 Kasım 1999 Düzce-Kaynaşlı depremi Türkiye saatiyle 18:57 de meydana gelmiştir. Aletsel büyüklüğü 7.2 (M w ) olan deprem, Kuzey Anadolu Fay Zonu nun batı kesiminde, Düzce ili ve Kaynaşlı ilçesi arasında, etkili olmuştur. Deprem esnasında 35 km lik bir yüzeykırığı meydana gelmiştir. Deprem, Ankara-İstanbul otoyolunun Bakacak mevkiinde büyük boyutta bir heyelana neden olmuştur. 800 ü aşkın vatandaşımız hayatını kaybetmiş, yaklaşık 3000 kişi yaralanmıştır. Bu çalışmada, Kuzey Anadolu Fay Zonu nun batısında bulunan Bolu ve Düzce illeri civarında meydana gelmiş 61 artçı kullanılarak birleşik odak mekanizması çözümü yapılmıştır. Bu artçılar, 14 ve 15 Kasım 1999 tarihlerinde meydana gelmiş depremlerden seçilmiştir ve magnitüdleri 2.6 ile 3.7 arasında değişmektedir. Ayrı ayrı artçı depremlerin fay düzlemi çözümü yapılırken, istasyon sayısının ve dolayısıyla P-dalgası polarite okumalarının sınırlı olması nedeniyle, odak küresi üzerinde düğüm düzlemleri birçok şekilde geçirilebilir. Bu yüzden, artçılara ait veriler bir olaya aitmiş gibi kabul edilerek tek projeksiyon ağı üzerine yerleştirilmiş ve çözüm yapılmıştır. Bu yöntem aynı bölgede olan artçıların aynı basınç ve çekme kuvvetleri etkisi altında kalması temeline dayanır. Birleşik odak mekanizması çözümünde, veriler birleştirildiğinden düzlemler ağ üzerinde tek bir şekilde kolayca geçirilebilmiş, böylece daha doğru bir sonuç elde edilmiştir. i

2 Artçılara ait P dalgası ilk hareket yönleri herbir olay için tek tek okunmuş ve aynı zamanda P ve S dalgaları varış zamanları herbir kayıt için elde edilmiştir. Elde edilen çözümde uyumsuz verilere de rastlanmıştır. Bunun nedeni P dalgası ilk hareket yönlerinin, magnitüdü küçük depremlerde belirgin olarak okunamamasına dayanmaktadır. Sonuç olarak, birleşik odak mekanizması çözüm yöntemi ile elde edilen fay düzlemi çözümü, farklı kuruluşlarca yapılan mekanizma çözümleri ile uyum sağlamıştır. Bölgede etkili olan fay sisteminin doğrultusu 87 0, eğimi 79 0 KB olarak bulunmuştur. 2001, 73 sayfa ANAHTAR KELİMELER: Birleşik odak makanizması çözümü, artçı, fay düzlemi ii

3 ABSTRACT M.Sc. Thesis COMPOSITE FOCAL MECHANISM SOLUTION FOR 12 NOVEMBER 1999 DÜZCE KAYNAŞLI EARTHQUAKE AND SEISMOTECTONICS OF THE REGION Murat BEYHAN Ankara University Graduate School Of Natural and Applied Sciences Department Of Geophysics Supervisor: Asst.Prof.Dr. Altan NECİOĞLU The destructive Düzce- Kaynaşlı earthquake has occurred at 18:57 local time in Turkey on 12 November The magnitude of the earthquake was M w = 7.2 and the earthquake has affected the areas between Düzce and Kaynaşlı which are located on western part of the North Anatolian Fault Zone (NAFZ). The surface was ruptured between Düzce and Kaynaşlı throughout NAFZ and has a length of about 35 km. The large scale landslide has occurred at Bakacak area of Ankara-İstanbul highway caused by the earthquake. More than 800 persons were killed and more than 3000 people were injured by the effects of this event. In this study, the fault plane solution were determined by using the 61 aftershocks data and by the composite focal mechanism solution method. Data were taken from a portion of the NAFZ around Bolu and Düzce. These aftershocks occured on No. 14 and 15 and their magnitude ranged between 2.6 and 3.7. When determining fault plane solutions of individual aftershocks we may have difficulty passing the correct plane on the diagram. This is because of the limited number of P wave data due to their smaller magnitudes. Therefore all the aftershock data were put on a diagram as though they come from a single event. This is based on the assumption that all the events have similar compressional and tensional forces. The nodal plane can easily be placed since the number of P wave data are increased considerably. iii

4 The P and S wave arrival times and P wave polarities were read for each aftershock. P wave motion polarities as well as P and S wave arrival time were read from original seismograms. The focal mechanism solution contains mostly consistent data. However these were a few incosistent data due to the unclear P wave arrivals. The fault plane solution that was obtained by this technique confirms with the work of Harvard and NEIC of USGS. We found the azimuth to be 87 0 and the plunge 79 0 NW. 2001, 73 pages Key Words: Composite focal mechanism solution, aftershock, fault plane iv

5 ÖNSÖZ VE TEŞEKKÜR Odak Mekanizması çözümü, meydana gelmiş depremin istasyonlarda elde edilen P-dalgası ilk hareket yönleri kullanılarak yapılır. Eğer deprem büyükse ve P-dalgası yeterli sayıda istasyonda belirgin bir polarite verecek şekilde kaydedilmişse bir depreme ait odak mekanizması çözümü kolaylıkla yapılabilir. Lokal bir depremin odak mekanizması çözümü, az sayıda istasyonda kaydedilmiş P dalgalarının polariteleri kullanılarak, doğru bir şekilde yapılamayabilir. Bu nedenle zaman ve mekan sınırlaması yapılarak, birleşik odak mekanizması çözümü yoluna gidilir. Bölgede depreme neden olan faydan kaynaklanan artçılar bir araya getirilerek sanki bir olaya aitmiş gibi çözümü yapılır. Bu yöntem aynı bölgede meydana gelen depremlerin aynı basınç ve gerilme kuvvetleri etkisinde kalması temeline dayanır. Bu tür çalışmalar mikrodepremler ve lokal depremler için yaygın olarak kullanılır. Bir artçı deprem kullanılarak fay düzlemi çözümü yapılırken, istasyon sayısının ve dolayısıyla P dalgası polarite okumalarının sınırlı olması nedeniyle, odak küresi üzerinde düğüm düzlemleri birçok şekilde geçirilebilir. Birleşik odak mekanizması çözümünde ise veriler birleştirildiğinden düzlemler tek bir şekilde kolayca geçilebilir. Böylece daha doğru bir çözüm yapılmış olur. Bu tez çalışmasının meydana gelmesinde, hertürlü yardımını aldığım, engin bilgi ve deneyimlerini esirgemeyen değerli danışmanım Sayın Yrd.Doç.Dr. Altan NECİOĞLU na sonsuz teşekkürlerimi sunarım. Sismoloji alanında çalışmamın daha doğru olduğu konusunda beni bu dala yönlendiren Sayın Prof.Dr. Ahmet T. BAŞOKUR a teşekkür ederim. Çalışmanın sonuçlandırılması esnasında deneyim ve bilgileri ile bana yardımcı olan Sayın Prof.Dr. Ergun GÖKTEN e teşekkürlerimi sunarım. Bu çalışmanın meydana gelmesi için temel olacak verilerin elde edilmesinde göstermiş oldukları kolaylık ve verilerin bilgisayar ortamında okunabilmesi için gerekli bilgisayar programını sağlayan Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi, Sismoloji Bölümü eski Şube Müdürü Şeref SAYGILI ya, çalışmalarım esnasında verilerin değerlendirilmesi aşamasında her türlü bilgi ve deneyiminden istifade ettiğim ve manevi desteğini aldığım Laboratuvar eski Şb.Md v. Jeofizik v

6 Yük. Müh. Ömer AKBAŞ a, çalışmamın temelini oluşturan odak mekanizması çözümü için gerekli bilgisayar programlarını sağlayan Jeofizik Yük. Müh. Adem SÖMER e, bilgisayar programlama ve işletme esnasında karşılaştığım zorluklarda yardımlarını esirgemeyen Jeofizik Müh. Bekir TÜZEL e, deprem verilerinin polarite ve zaman okunması aşamasında yardımlarını aldığım Jeofizik Yük. Müh. Dr. Günruh BAĞCI ya, Jeoloji Yük. Müh. Belgin BARAN a, Fizik Müh. Aysel YATMAN a, Jeofizik Müh. Tuğbay KILIÇ a, Jeofizik Müh. Kenan YANIK a, Jeofizik Müh. Mehmet BAYKAL a ve Jeoloji Yük. Müh. Cenk ERKMEN e, Jeoloji Müh. Faruk ÜNLÜ ye, çalışmalarım esnasında jeolojik ve tektonik konularda engin bilgi ve deneyiminden yararlandığım Jeoloji Yük. Müh. Dr. Ramazan Demirtaş a, bölgeye ait veri tabanının üzerinde hertürlü haritalama ve çizimin gerçekleşmesinde yardımını aldığım Jeoloji Yük. Mühendisi Bülent ÖZMEN e, artçıların episantırlar noktalarının elde edilmesinde göstermiş oldukları kolaylık nedeniyle Jeofizik Yük. Müh. Sami ZÜNBÜL e ve Jeofizik Yük. Müh. Salih KARAKISA ya teşekkürlerimi sunarım. Tez çalışmam süresince her türlü imkanını sağlayan Afet İşleri Eski Genel Müdürü Sayın Rüçhan YILMAZ a, Deprem Araştırma Dairesi Başkanı Sayın Mustafa GÜNAY a ve Laboratuvarlar Şb.Md.v. Sayın Dr. Murat NURLU ya teşekkür ederim. Ayrıca Deprem Araştırma Dairesi Başkanlığı nda çalışan tüm mesai arkadaşlarıma teşekkür ederim. Çalışmam esnasında manevi desteğini hiç eksik etmeyen Matematik Öğretmeni Sayın Burçak Sel ÖZTÜRK e teşekkürlerimi sunarım. Murat BEYHAN Ankara, Mayıs 2001 vi

7 İÇİNDEKİLER ÖZET i ABSTRACT......iii ÖNSÖZ ve TEŞEKKÜR......v İÇNDEKİLER...vii ŞEKİLLER DİZİNİ...ix ÇİZELGELER DİZİNİ......xi SİMGELER DİZİNİ.....xii KISALTMALAR...xii 1. GİRİŞ İnceleme Alanının Tanıtımı Çalışmanın Amacı Materyal ve Yöntem TÜRKİYE NİN GENEL TEKTONİK DURUMU KUZEY ANADOLU FAY ZONU VE DEPREMSELLİĞİ Kuzey Anadolu Fayı Kuzey Anadolu Fayı nın deprem etkinliği Kuzey Anadolu Fayı ndaki sismik boşluklar Ağustos 1999 Kocaeli Gölcük depremi DÜZCE OVASI VE CİVARININ JEOLOJİSİ Bölge ve yakın vivarındaki diri faylar ve deprem kırıkları Kasım 1999 Düzce-Kaynaşlı depremi yüzey faylanması Bölgedeki başlıca aktif faylar Düzce fayı Hendek fayı Çilimli fayı Tektonik Sismotektonik ODAK MEKANİZMASI ÇÖZÜM YÖNTEMLERİ Tarihçe Odak parametreleri Asal gerilmeler ve ana faylanma türleri Kuvvet sistemleri ve asal gerilme eksenleri Azimut açıları ve dışmerkez uzaklıklarının belirlenmesi Odağı terkediş açılarının hesaplanması BİRLEŞİK ODAK MEKANİZMASI ÇÖZÜM YÖNTEMİ Birleşik odak mekanizması çözüm yönteminin uygulaması TARTIŞMA VE SONUÇLAR.. 49 KAYNAKLAR EKLER...61 vii

8 EK EK ÖZGEÇMİŞ...73 dddddddd viii

9 ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 1.1. Türkiye deprem bölgeleri haritası Şekil 1.2. Bir deprem kaydı üzerinde p ve s dalgaları varış zamanları ve p dalgası polaritesi Şekil 2.1. Türkiye sismotektonik haritası Şekil 2.2. Afrika, Arap ve Avrupa plakalarının durumu ve Türkiye...8 Şekil 3.1. Kuzey Anadolu Fay Zonu nun Türkiye deki diğer faylar ile birlikte genel görünümü Şekil 3.2 Türkiye de, yılları arasında, kırık zonları boyunca meydana gelen depremlerin dışmerkezleri...11 Şekil 3.3. KAF üzerinde tarihsel ve aletsel dönem içerisinde meydana gelen depremlerin oluşturdukları kırık zonlarının gelişimi..14 Şekil 3.4. KAFZ batı kesiminde meydana gelen yıkıcı depremlerin yerleri ve odak mekanizması çözümleri..15 Şekil Ağustos 1999 depremi ana şok yerleri ve en büyük yatay atım dağılımları...18 Şekil Ağustos 1999 tarihleri arasında olan artçı depremlerin dışmerkez dağılımları Şekil Eylül 1999 tarihleri arasında olan artçı depremlerin dışmerkez dağılımları Şekil 3.8. Kocaeli-Gölcük depremi kırık sistemi Şekil 3.9. Kocaeli-Gölcük depremi odak mekanizması çözümü Şekil 4.1. Düzce ve Bolu illerinin ve civarının genel jeoloji haritası..20 Şekil 4.2. Düzce Ovası nın jeoloji haritası.20 Şekil 4.3. Düzce Ovası nın batısını temsil eden jeoloji kesiti.20 Şekil Kasım 1999 Düzce-Kaynaşlı deprem kırığı ve Almacık bloğu çevresinin morfotektonik haritası...23 Şekil Kasım 1999 depremi yüzey faylanması (Hacıyakup Gölormanı arası). Kırmızı çizgiler, yüzey kırıklarını; rakamlar en büyük yatay atım miktarlarını göstermektedir...25 Şekil 4.6. Düzce-Kaynaşlı depremi esnasında meydana gelen kırık ve diri faylar.28 Şekil 4.7. Akyazı-Bolu ili arasındaki alana ait sismotektonik harita..29 Şekil 4.8. KAFZ batı kesimine ait uydu fotoğrafı Şekil 5.1. Fay düzlemi parametreleri şematik gösterimi..33 Şekil 5.2. Ters fay ve odak mekanizması çözümü...35 Şekil 5.3. Doğrultu atımlı fay ve odak mekanizması çözümü Şekil 5.4. Normal fay ve odak mekanizması çözümü...35 Şekil 5.5. Doğrultu atımlı faylanma...36 Şekil 5.6. Faylanmalara ait yerdeğiştirme şekilleri ix

10 Şekil 5.7. Tek kuvvet çifti (a) ve ikili kuvvet çifti (b)...38 Şekil 5.8. Dışmerkez uzaklığı, azimut ve odağı terkediş açıları..40 Şekil 6.1. Çözümde kullanılan verilerin kayıt istasyonları ve coğrafik koordinatları (Türknet projesi istasyoları) Şekil 6.2. Düzce ve Kocaeli depremlerine ait artçıların dışmerkezleri...44 Şekil 6.3. Çözümde kullanılan depremlerin dışmerkezleri ve diri faylar 45 Şekil 6.4. A) Tek depreme ait odak mekanizması çözümü b) İki depremin birleşik odak mekanizması çözümü c) Üç depremin birleşik odak mekanizması çözümü d) Dört depremin birleşik odak mekanizması çözümü e) Beş depremin birleşik odak mekanizması çözümü...46 Şekil Kasım 1999 Düzce-Kaynaşlı depreminin birleşik odak mekanizması çözümü...51 Şekil Kasım 1999 Düzce-Kaynaşlı depreminin odak mekanizması çözümü Şekil Kasım 1999 Düzce-Kaynaşlı depreminin odak mekanizması çözümü 52 x

11 ÇİZELGELER DİZİNİ Çizelge 1. KAFZ nin batı kesiminde meydana gelmiş tarihsel depremler..12 Çizelge 2. KAF boyunca yılları arasında olmuş hasar yapıcı depremler...13 Çizelge Kasım 1999 Düzce- Kaynaşlı depremi odak mekanizması çözümleri Çizelge 4. KAFZ nin batı kesiminde olan yıkıcı depremlerin listesi Çizelge 5. KAFZ nin batı kesiminde olan yıkıcı depremlerin odak mekanizmaları çözüm sonuçları xi

12 SİMGELER DİZİNİ θ Dışmerkez Enlemi ϕ Dışmerkez Boylamı θ İstasyon Enlemi ϕ İstasyon Boylamı φ Doğrultu λ Kayma Açısı δ Eğim Açısı Z Azimut Açısı I h Işının odağı terkediş açısı H Odak derinliği (km) V h Odaktaki P-dalga hızı (km/sn) r 0 Yerin yarıçapı (km) Dışmerkezi Yerin Merkezinden Gören Açı Moment Magnitüd M w KISALTMALAR KAFZ Kuzey Anadolu Fay Zonu KAF Kuzey Anadolu Fayı NAFZ North Anatolian Fault Zone DAD Deprem Araştırma Dairesi MTA Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü USGS United Satates Geological Survey NEIC National Earthquake Information Center HENT Türknet Hendek İstasyonu ULDT Türknet Bursa-Uludağ İstasyonu SEYT Türknet Seyitgazi İstasyonu SGKT Türknet Sivrigöynük İstasyonu BALT Türknet Daday İstasyonu ELDT Türknet Eldivan İstasyonu JICA Japan International Cooperation Agency SH Horizintal S Wave SV Vertical S Wave xii

13 1. GİRİŞ Türkiye bir deprem ülkesidir yılında yaşanan ve ağır hasara ve can kayıplarına neden olan iki büyük deprem, Kocaeli ve Düzce depremleride bunu birkez daha gözler önüne sermiştir. Sosyal toplum ve ekonomi bu iki büyük depremin ağır bir darbesini yemiştir. Depremin kaçınılmaz bir doğa olayı olduğu artık kabul edilmiştir. Görsel ve işitsel yayın organlarının da depremin üzerine gitmeleri deprem konusunda eskisine oranla daha bilinçli bir toplumun oluşmasına yardımcı olmuştur. Deprem bir felaket değil bir doğa olayıdır ve onu felakete çeviren insan elidir. Kuzey Anadolu Fay Zonu nun üzerinde tarihte bir çok yıkıcı deprem meydana gelmiştir. Bu depremler Anadolu nun kuzeyini doğudan batıya geçen 1000 km den uzun bir kırık zonu meydana getirmiştir. Bu kırık zonunun gelişimi esnasında, genellikle doğrultu atımlı faylar etkili olmuştur. Bu fay zonu üzerinde geçtiğimiz yüzyılda magnitüdü 7 den büyük 9 deprem meydana gelmiştir. Bu çalışmada, yer içinde yayılarak deprem kayıtçılarına ilk olarak ulaşan P-dalgalarının polariteleri kullanılmıştır. Düzce ve Bolu civarında etkili olan fay mekanizmasını ortaya koyabilmek için 12 Kasım 1999 Düzce - Kaynaşlı depreminin artçıları ile birleşik odak mekanizması çözümü yapılmıştır. Kuzey Anadolu Fay Zonu nun batı kesiminde meydana gelen büyük depremlerin de odak mekanizmaları çözümlerine yer verilmiştir. Ayrıca Kuzey Anadolu Fay Zonu nun sismik aktivitesi ve batı kesiminin sismotektoniğinden sözedilmiştir. 1.1.İnceleme Alanının Tanıtımı İnceleme alanı doğuda Bolu ilinden başlayıp batıda Düzce ilinde son bulmaktadır. Burada Kuzey Anadolu Fay Zonu iki segmente ayrılır. Gerede segmentinin batısından başlayıp Mudurnu Vadisi segmentini de içine alarak Gölyaka ilçesinde son bulmaktadır. 1.2.Çalışmanın Amacı Türkiye, topraklarının %90 ı deprem bölgesi olan bir ülkedir (Şekil 1.1). Deprem esnasında meydana gelen enerjinin büyüklüğü, şehirleşmeye bağlı olarak büyük yıkımlara neden olmaktadır. Düzce ve Bolu ili ile Kaynaşlı ilçesinde yıkımlara neden olan deprem Anadolu nun kuzeyini baştan başa geçen Kuzey Anadolu Fay Zonu üzerinde meydana gelmiştir. Bu çalışmanın 1 xiii

14 amacı depreme neden olan fay sisteminin mekanizmasını çözmek ve bölge hakkında ayrıntılı sismolojik ve sismotektonik bilgi vermektir. Bölgede meydana gelen artçı depremler ve bunlara ait odak mekanizma çözümlerine de ayrıca yer verilmiştir. Sonuçta, yerel istasyonlar tarafından kaydedilmiş, artçı depremlerin birleştirilmesi ile elde edilmiş birleşik odak mekanizması çözüm yönteminin, ayrı ayrı yapılan odak mekanizması çözümlerine göre daha doğru sonuç alınacağını gösterilmiştir. ANKARA Şekil 1.1. Türkiye deprem bölgeleri haritası (siyah noktalar büyük depremlerin dışmerkezlerini gösterir). (Özmen vd. 1996) 1. 3.Materyal ve Yöntem Çalışmada kullanılan veriler Afet İşleri Genel Müdürlüğü Deprem Araştırma Dairesi Sismoloji Şube Müdürlüğü tarafından kaydedilen Düzce - Kaynaşlı depremi artçılarına aittir. Artçılar TÜRKNET Projesine ait HENT, BALT, ULDT, SGKT, SEYT ve ELDT sismograf istasyonlarında 14 ve 15 Kasım 1999 tarihlerinde kaydedilmişlerdir. Birleşik odak mekanizması çözüm yöntemi ile 61 artçı deprem biraraya getirilerek fay düzlemi belirlenmiştir. Depremin meydana geldiği bölgede ana şok sonrası kaydedilen artçılara ait dalga formları, SEISGRAM adlı bilgisayar programı kullanılarak, tek tek incelenmiştir. Fay düzlemini belirlemekte kullanılmak amacıyla, her bir artçının dışmerkez noktaları Deprem Araştırma Dairesi, Sabonet Projesince yapılan çalışmalarda belirlenmiş koordinatlardır. Daha sonra P-dalgalarının istasyona ilk varış anlarındaki polariteleri belirlenmiştir. Elde edilen bilgiler fay mekanizması çözümünü gerşekleştirmek için biraraya getirilmiştir. 2

15 Bir depreme ait sismogram Şekil 1.2 de gösterilmiştir. Şekil üzerinde P- dalgasına ait kutuplaşma ve ayrıca P ve S dalgalarının istasyona varış zamanları işaretlenmiştir. Sismogramlarda görülen P- dalgasının ilk hareket yönü yukarı doğru ise bu odaktaki sıkışmaya (kompresyon), aşağı doğru ise odaktaki genişlemeye (dilatasyon) karşılık gelir. Bir başka ifade ile, odaktan istasyona doğru olan hareket + (artı, yukarı), istasyondan odağa doğru olan hareket (eksi, aşağı) olarak kabul edilir. Tek bir depreme ait veriler kullanılarak odak mekanizması çözümü yapılacağı gibi, aynı bölgenin bilgilerini taşıyan birçok artçının kullanılması ile yapılan odak mekanizması çözümü, fay düzlemi çalışmalarında kullanılabilmektedir. Odak mekanizması çözümü çalışmalarında, artçılara ait P-dalgası polarite okumalarının birleştirilerek aynı odak küresi içerisinde değerlendirilmesi, birleşik odak mekanizması çözüm yöntemi adını alır. 3

16 DİLATASYON Şekil 1.2. Bir deprem kaydı üzerinde p ve s dalgaları varış zamanları ve p dalgası polaritesi (E.Çoruh a ait programın çıktısı) 4

17 2. TÜRKİYE NİN GENEL TEKTONİK DURUMU Anadolu, dünyanın en önemli deprem kuşaklarından biri olan Alp-Himalaya dağ oluşum kuşağı üzerinde bulunmaktadır. Bu deprem kuşağı, Azor takım adalarından başlayıp, Uzakdoğu da Endonezya ya kadar uzanır ve genel anlamda Avrasya, Afrika ve Hint-Avusturalya levhalarının göreceli hareketlerinden oluşan depremleri içeren aktif bir kuşaktır. Yapılan çalışmalar, Afrika levhasının Avrasya levhasına göre göreceli olarak kuzeye doğru hareket ettiğini ve Avrasya levhasının altına daldığını ortaya koymuştur (McKenzie 1972) (Şekil. 2.2). Ülkemiz ve çevresi bu önemli deprem kuşağının Akdeniz bölgesindeki en hareketli kısmını teşkil eder. Anadolu, bu kuşağın genel nitelikleri yanısıra kendine has birtakım jeolojik özelliklerini de içermektedir. Kuzeyde Avrasya, güneyde Afrika-Arabistan levhaları arasında kalan ülkemizin jeolojisi, bu iki levhanın sürekli hareketlerine ve bu levhalar arasında yer almış olan eski ve yeni Tetis okyanusunun jeotektonik evrimine bağlı olarak gelişmiştir. Permo-Trias ta başlıyan Pontit (Kuzey ve Kuzeybatı Anadolu Sıradağları), Anatolid (İç Anadolu Sıradağları), Torid (Toroslar Güney ve Doğu Anadolu Sıradağları) ve Güneydoğu Anadolu dizilerinin (Güneydoğu Anadolu Sıradağları) oluşumunu kapsayan eski tektonik dönem (Paleotektonik) orta-üst Miyosen de sona ermiş, Avrasya-Arap levhalarının yakınlaşması ve yaklaşık 15 milyon yıl önce Bitlis Bindirme Kuşağı boyunca çarpışması ile yeni tektonik dönem (neotektonik) başlamıştır. Kısaca, Arap levhası Bitlis Bindirme Kuşağı boyunca Avrasya ya çarpmıştır. Arap levhasının kuzeye doğru hareketi ve Avrasya ya çarpması sonucu, Doğu Anadolu kuzey-güney yönünde sıkışmış ve tüm Anadolu levhası üzerinde neotektonik devre başlamıştır (Şengör, 1979). Bugün Anadolu da gözlediğimiz tüm genç ve etkin tektonik hareketler, kırık kuşakları ve deprem etkinliği 15 milyon yıl önce başlayan ve günümüzde de devam eden çarpışma mekanizmasının ürünüdür. Bu mekanizmanın doğurduğu gerilme, Kuzey Anadolu ve Doğu Anadolu Fay kuşaklarının oluşmasına yol açmıştır. Böylece Anadolu levhası bu fay kuşakları boyunca batıya doğru yanal kayma hareketlerine başlamıştır. Afrika levhasının bir parçası durumunda olan Arap levhası, Avrasya levhasına doğru kuzeye hareket etmekte ve Doğu Anadolu yu sıkıştırmaktadır. Böylece Anadolu levhası bu sıkıştırmanın etkisi ile Kuzey Anadolu Fay Zonu ve Doğu Anadolu Fay Zonu üzerindeki kaymanın getirdiği kolaylıkla batıya doğru hareket etmektedir (Şengör, 1979). Batıya doğru olan bu kaçış, Ege de Yunan makaslama kuşağının engellemesi ile D-B doğrultulu basınç ve 5

18 bunun karşılanmasına yönelik K-G yönlü genişleme (extension) rejimini doğurmuştur. Anadolu Miyosen den bu yana (12 milyon yıl) gelişen üç ana neotektonik bölgeye ayrılmıştır (Şengör, 1979). a) Doğu Anadolu Sıkışma Bölgesi b) Batı Anadolu Açılma Bölgesi (Ege Grabenler Bölgesi) c) Orta Anadolu Ovalar Bölgesi Bu yeni tektonik sürecin sonucu olarak, Anadolu nun depremselliği artmış, etkin faylar ve deprem kuşakları oluşmuştur. Yukarıda sözü edilen bu bölgeler, günümüzde depremselliğin kaynağı diri fayları, bindirmeleri ve çöküntü havzalarını içermektedir (Kalafat, 1998). Anadolu levhasının içinde bulunduğu kuşakta, tektonik olaylar sonucunda gelişen kırık zonları ve bu zonlar üzerinde yılları arasında meydana gelen magnitüdü Ms 4.0 depremlerin dışmerkezleri Türkiye nin Sismotektonik haritasında gösterilmektedir. Haritada, Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi, Sismoloji Şube Müdürlüğü tarafından kaydedilen depremler kullanılmıştır. 6

19 43.00 K KIRKLARELİ EDİRNE ÇANAKKALE TEKİRDAĞ MANİSA İZMİR BALIKESİR İSTANBUL İZMİT ADAPAZARI YALOVA BURSA BİLECİK UŞAK KÜTAHYA ESKİŞEHİR AFYON BARTIN ZONGULDAK KASTAMONU KARABÜK BOLU ÇANKIRI ANKARA KIRIKKALE KIRŞEHİR SİNOP AMASYA ÇORUM TOKAT YOZGAT KAYSERİ NEVŞEHİR AKSARAY SAMSUN SİVAS ARTVİN ARDAHAN ORDU TRABZON RİZE GİRESUN KARS GÜMÜŞHANE BAYBURT ERZURUM ERZİNCAN AĞRI TUNCELİ BİNGÖL ELAZIĞ MUŞ VAN MALATYA BİTLİS IĞDIR AYDIN MUĞLA DENİZLİ BURDUR ISPARTA ANTALYA KONYA KARAMAN NİĞDE ADIYAMAN KAHRAMANMARAŞ ADANA OSMANİYE GAZİANTEP ŞANLIURFA MERSİN KİLİS DİYARBAKIRBATMAN SİİRT ŞIRNAK MARDİN HAKKARİ ANTAKYA <= M < 5.0 T.C. 5.0 <= M < 6.0 BAYINDIRLIK ve İSKAN BAKANLIĞI AFET İŞLERİ GENEL MÜDÜRLÜĞÜ 6.0 <= M < 7.0 DEPREM ARAŞTIRMA DAİRESİ BAŞKANLIĞI 7.0 <= M < 8.0 SİSMOLOJİ ŞUBE MÜDÜRLÜĞÜ Şekil 2.1 Türkiye sismotektonik haritası (Veriler; 'Deprem Araştırma Dairesi' Ankara, Diri faylar; Şaroğlu vd. 1992) 7

20 Şekil 2.2. Afrika, Arap ve Avrupa plakalarının durumu ve Türkiye ((NEIC),Westaway 1994) 8

21 3. KUZEY ANADOLU FAY ZONU ve DEPREMSELLİĞİ 3.1. Kuzey Anadolu Fayı Kuzey Anadolu Fay Zonu, Anadolu ve Kara Deniz levhaları arasındaki göreceli hareketi sağlayan ve Karlıova-Saros Körfezi arasında yaklaşık 1200 km uzunluğu olan sismik olarak son derece diri sağ yanal doğrultu atımlı bir faydır (Şekil 3.1). KAFZ ilk kez Ketin (1948) tarafından 1939 Erzincan depremi sonrası adlandırılmış ve bu depremden sonra jeolojik ve neotektonik amaçlı çalışmalara konu olmuştur ve diri fay olarak tanımlanmıştır Kuzey Anadolu Fayı nın Deprem Etkinliği Kuzey Anadolu Fay Zonu asırlardır meydana gelen büyük depremler sonucu bugün ki halini almıştır (Çizelge 1) ve üzerinde depremler olmaya devam edecektir Körfez Depremi ve Düzce-Kaynaşlı depremi öncesinde, yılları arasında Kuzey Anadolu Fay Zonu nda aletsel büyüklüğü Ms 5.5 olan 34 hasar yapıcı deprem meydana gelmiştir (Çizelge 2). Bu depremlerden 9 u (Ms 6.5) yüzey faylanması oluşturmuş ve fayın 800 km lik bölümünü kırmıştır. Kırıklar üzerinde 1.5 m-4.5 m ve 40 cm-100 cm arasında değişen yatay ve düşey ötelenmeler olmuştur yılından itibaren fayın iki bloğu arasında, yaklaşık ortalama 90 cm sağ yanal atım gelişmiştir (Ketin 1969, Ambraseys 1970). Anadolu da meydana gelen depremlerin dışmerkez noktalarına bakıldığında bu depremlerin fay zonları boyunca meydana geldikleri görülmektedir (Şekil 3.2). Aletsel ve tarihsel dönem içerisinde meydana gelen depremlerin kırık zonları Şekil 3.3 de verilmiştir. Şekildeki ok yönleri depremlerin göç yönlerini ifade etmektedir. Bölge oldukça aktif bir deprem kuşağında yeralmaktadır. Bölgede son yüzyılda meydana gelen hasar yapıcı depremlerin odak mekanizması çözümleri, eğim bileşeni olan doğrultu atımlı bir fay sisteminin bölgede aktif olduğunu göstermektedir (Şekil 3.4). 9

22 Şekil 3.1. Kuzey Anadolu Fay Zonu nun Türkiye deki diğer faylar ile birlikte genel görünümü (Nurlu 1999) 10

23 Şekil 3.2. Türkiye de, yılları arasında, kırık zonları boyunca meydana gelen depremlerin dışmerkezleri (NEIC) 11

24 Çizelge 1. KAFZ'nin batı kesiminde meydana gelmiş tarihsel depremler (Yılmaz vd. 1991) 192 İzmit Mudurnu arasında 536 Bursa nın batısında 2 Eylül 967 Bolu- Çerkeş arasında 1035 Mayıs ında Gerede nin 40 km Doğu Kuzeydoğusunda Bayındır da 18 Temmuz 1668 de Kastamonu, Gerede ve Bolu 24 Kasım 1863 de Bayramören- Abant Gölü arasında 19 Nisan 1878 İzmit Adapazarı arasında 10 Temmuz 1894 de Adapazarı- Sapanca İzmit Deprem Bölgesinde 1897 Yenişehir, Osmaneli ve Bilecik te 12

25 Çizelge 2. KAF boyunca yılları arasında olmuş hasar yapıcı depremler (Deprem Araştırma Dairesi, ANKARA) Sıra Dışmerkez Tarih No Enlem Boylam Mag. Derinlik Açıklama Çankırı Enderes Osmancık Şarköy-Mürefte Tokat-Samsun? Çerkeş Suşehri Marmara Erzincan Erzincan Osmancık Erbaa-Niksar Hendek Tosya-Ladik Gerede-Bolu Ayvacık Elmalıdere Çerkeş-Gerede Yenice-Gönen Çerkeş Abant Büyüksu Gölcük Yalova Manyas Saros Liçik Varto Mudurnu Vadisi Kığı Gönen Saros Erzincan Plümür 13

26 Şekil 3.3. KAF üzerinde tarihsel ve aletsel dönem içerisinde meydana gelen depremlerin oluşturdukları kırık zonlarının gelişimi (Stein vd. 1992, USGS Internet sayfasından alınmıştır) 14

27 Şekil 3.4 KAFZ batı kesiminde meydana gelen yıkıcı depremlerin yerleri ve odak mekanizması çözümleri (Demirtaş 2000); (Canıtez ve Üçer 1967, Ambraseys ve Zatopek 1969, McKenzie 1972, Jackson ve McKenzie 1984, Kıyak 1986, Eyidoğan vd. 1991, Taymaz vd. 1991, USGS, DAD) 15

28 3.3. Kuzey Anadolu Fayı ndaki Sismik Boşluklar 1939 Erzincan depremi (Ms=7.9) Erzincan-Erbaa-Amasya arasında, 360 km yüzey faylanması ve 4.5 metrenin üzerinde sağ yönlü yatay atım meydana getirmiştir (Ketin 1976). Deprem, deprem serisinde tetikleyici rol oynamış ve 5 depremin (1942, 1943, 1944, 1957, 1967) batıya doğru göç etmesine neden olmuştur (Allen 1969, Ambraseys 1970, Toksöz et al. 1979) depremi ile başlayan 38 yıllık süre içinde, ortalama odak göçü hızı, batıya km/yıl, doğuya ise 10 km/yıl olarak gerçekleşmiştir (Mogi 1968, Ambraseys and Zatopek 1969, Dewey 1976, Toksöz et al. 1979, Allen 1980) deprem serisi sonunda, Mudurnu Vadisi batısı, Erzincan Havzası doğusu ve İzmit Körfezi batısında olmak üzere üç fay bölümü kırılmadan kalmıştır (Toksöz et al. 1979, Barka and Kadinsky-Cade 1988, Demirtaş ve Yılmaz 1996) (Şekil 3.2). İlk sismik boşluk; Geyve, Iznik, Gemlik ve Gençali fay segmentlerini, ikincisi; Yedisu segmentini ve üçüncüsü; Marmara fay segmentini kapsamaktadır (Şekil 3.2) yılları arasında, bu boşluklar ve yakın çevresinde sırasıyla 47, 20 ve 65 deprem (4.0 Ms 6.8) olmuştur. Geyve sismik boşluğunda, son olarak MS 29 yılında IX şiddetinde büyük bir deprem olmuştur (Ergin vd. 1967). Ancak bu depremden sonra 120, 350, 368, 985 ve 1895 yıllarında şiddetleri V ile VIII arasında değişen orta büyüklükte birkaç deprem meydana gelmiştir. Yedisu sismik boşluğu, en son 23 Temmuz 1784 depremi tarafından kırılmıştır. Deprem, yüzeyde 90 km uzunluğunda kırık meydana getirmiştir. IX (MSK) şiddetindeki deprem, 5000 kişinin ölmesine neden olmuştur (Ambraseys 1975). 13 Mart 1992 Erzincan depremi, Yedisu sismik boşluğunda, yakın gelecekte olma olasılığı yüksek büyük bir depremin habercisi olarak yorumlanabilir (Demirtaş ve Yılmaz 1993, Demirtaş 1994). Marmara sismik boşluğu, en son 10 Eylül 1509 İstanbul depremi tarafından kırılmıştır. Deprem, İstanbul ve çevresinde, yaklaşık 1000 evin yıkılmasına ve kişinin ölmesine neden olmuştur. Deprem, ''Küçük Kıyamet'' olarak tarihe geçmiştir (Ambraseys and Finkel 1986) İzmit- Adapazarı depremi bu boşluğun doğusundaki fay segmentinde meydana gelmiştir. IX (MSK) şiddetindeki deprem, Adapazarı ile İstanbul arasında geniş bir bölgede oldukça büyük hasar yapmıştır (Öcal 1968). Deprem, 16

29 Armutlu yarımadasının kuzeyinden geçen KAF'ın yaklaşık 100 km lik bölümünü kırdığı düşünülmektedir. Bu bölüm en son 17 Ağustos 1999 depremi (Mb=7.4) ile yeniden kırılmıştır. Deprem yüzey kırığı, doğrultu atımlı faylanma şeklinde gelişmiştir (Barka et al. 1999, Gökten et al. 1999, Koçyiğit et al. 1999, Demirtaş 2000) Ağustos 1999 Kocaeli Gölcük Depremi Türkiye saati ile 03:01 de meydana gelen ağır can ve mal kaybına sebep olan deprem Kuzey Anadolu Fay Zonu nun batısında 32 yıllık bir aradan sonra meydana gelmiştir. Kocaeli, Yalova, Adapazarı, İstanbul, Zonguldak, Eskişehir, Bursa illerimizde ve Gölcük, Değirmendere, Gölyaka, Akyazı, Derince ilçelerimizde ağır hasarlara ve can kayıplarına neden olmuştur. Merkez üssü Gölcük olan deprem sonrası 3000 e yakın artçı deprem meydana gelmiştir. Deprem Türkiye nin birçok ilinde hissedilmiştir. Aletsel büyüklüğü (magnitüdü) M=7.4 olan depremde e yakın vatandaşımız hayatını kaybetmiştir. Depremin artçıları Şekil 3.6 ve Şekil 3.7 de gösterilmiştir. Depremde, Kuzey Anadolu Fayı nın Gölyaka - Karamürsel arasında uzanan yaklaşık 120 km lik bölümü hareket etmiştir. Kırık doğrultusu, genel olarak K80-85D ölçülmüştür. Depremde iki ana şok meydana gelmiştir. Bunlardan dışmerkezi Gölcük olan ilk ana şok, Gölcük - Sapanca Gölü arasında uzanan 40 km 'lik bölümü ve Gölcük - Karamürsel arasında deniz içinde uzanan km lik bölümü; dışmerkezi Sapanca Gölü - Akyazı arasında kalan ikinci ana şok ise Sapanca Gölü - Gölyaka arasında uzanan bölümün hareketine neden olmuştur. Hareketler sonucu oluşan her iki yırtılmanın, dışmerkez ortada olacak şekilde iki yönde yayıldığı düşünülmektedir. Çünkü ilk şok 3 m lik sağ yönlü yatay atıma, ikinci şok 1,5 m lik yatay atıma neden olmuş ve iki kırığın çakışma bölgesinde 4,5 m lik yatay atım ölçülmüştür (Yılmaz ve Demirtaş 1999) (Şekil 3.5, Şekil 3.8). Şekil 3.9 da depreme ait odak mekanizması çözümü verilmiştir. Çözüm (NEIC) National Earthquake Information Center dan alınmıştır. 17

30 Şekil Ağustos 1999 depremi ana şok yerleri ve en büyük yatay atım dağılımları (Demirtaş vd. 1999) Şekil Ağustos 1999 tarihleri arasında olan artçı depremlerin dışmerkez dağılımları (Nurlu 1999) Şekil Eylül 1999 tarihleri arasında olan artçı depremlerin dışmerkez dağılımları (Nurlu 1999) 18

31 Şekil 3.8. Kocaeli gölcük depremi kırık sistemi (USGS) Episantır: N, E Büyüklük: Mb:6.3,Ms: 7.8 Zaman: 00:01:38.56 P: 316,9 ; N:187,76 ; T:47,11 1.Düğüm Düzlemi: 91,76 2.Düğüm Düzlemi:182,89 (NEIC) Şekil 3.9. Kocaeli- Gölcük depremi odak mekanizması çözümü (NEIC) 19

32 4. DÜZCE OVASI VE CİVARININ JEOLOJİSİ Bolu ve Civarının Genel Jeoloji haritası (Şekil 4.1) ve Düzce ve yakın civarını içine alan ve jeoloji haritasında (Şekil 4.2) verilen bölgenin önemli bir bölümünü Düzce ovası ve bu ovayı kaplayan nehir alüvyonları ile ova göl çökelleri oluşturmaktadır (Varol vd. 1999). Ova, KAFZ nin denetiminde gelişmiştir. Düzce bölgesinin orta kesiminde genç çökeller yer alırken, kenarlarındaki yükseltiler de daha yaşlı kayaç birimler mostra vermektedir. Kayaç birimler yaşlıdan gence doğru; güneyde Paleozoyik yaşlı Dingini Granotoidleri ile kuzeybatı da şeyl, kumtaşı ve silttaşıyla temsil edilen Ereğli Formasyonu ovanın temelini oluşturmaktadır (Şimşek ve Dalgıç 1997). Bu birimlerin üzerine bir uyumsuzlukla ve içerdiği birimler Şekil 4.2 de verilen Akveren Formasyonu (Kretase) gelir. Güneybatıda Dikmen Volkanitlerinin gözlendiği sahada Tersiyer, Kusuri Formasyonu ile temsil edilmektedir. Bu birimleri, ovanın kenarlarında gevşek çimentolu, yarı yuvarlak çakıl-kum ve siltten oluşan Örencik Formasyonu üzerlemektedir. Kuvaterner çökelleri ise, Büyükmelen, Küçükmelen ve Uğursuyu gibi ovanın önemli akarsularının yatakları boyunca gözlenen alüvyonlar ve geniş yayılıma sahip ova göl çökelleriyle temsil edilmektedir. Alüvyonlar ince çakıl, kum, silt ve ince kil ardalanmalı malzemeden oluşurken, ova göl çökelleri (Şekil 4.2) ise, iki gruba ayrılmaktadır. Düzce nin de üzerinde kurulu olduğu birinci grup ova-göl çökelleri, killi-siltli kum ve çakıl düzeylerinden oluşmaktadır. Bu çökellerde yanal geçişler nedeniyle kalınlığı 5 m ye ulaşan killi seviyelerde bulunmaktadır. Diğer gruptaki ova göl çökelleri ise, ovanın merkezi kısmında yeralmakta ve yumuşak-orta kıvamlı kil, siltli kil Şekil 4.1. Düzce ve Bolu illerinin ve civarının genel jeoloji haritası (MTA) 20

33 ve killi silt düzeylerini içermektedir (Şimşek ve Dalgıç 1997). Ovanın batısında alınmış GB-KD yönlü jeoloji kesitinden (Şekil 4.3), bu çökellerdeki kil düzeylerinin kalınlığının yer yer 40 m ye ulaştığı ve havza kenarlarında çakıllı çökellerle geçişli oldukları anlaşılmaktadır (Şimşek ve Dalgıç 1997). Şekil 4.2. Düzce Ovası nın jeoloji haritası (Şimşek ve Dalgıç 1997) Şekil 4.3. Düzce Ovası nın batısını temsil eden jeoloji kesiti (Şimşek ve Dalgıç 1997) 21

34 4.1.Bölge ve Yakın Civarındaki Diri Faylar ve Deprem Kırıkları Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ), Bolu nun yaklaşık 5 km güneyinden geçerek Bolu Havzasını güneyden sınırlar. Ana fay, havzanın güneybatısında Gölköy yakın güneyini izleyerek Çepniköy travertenlerini oluşturur ve Abant Gölü nün kuzeybatısını keser (Demirtaş 2000) (Şekil ). Ana fay, daha sonra Abant Gölü batısında Seymen deresi vadisini izler, Mudurnu Vadisi boyunca uzanır, Dokurcun Vadisi boyunca devam eder ve Beldibi yakınında iki ana kola ayrılır. Kuzey kol, Kuzuluk-Akyazı arasından geçerek Karapürçek güneyinden Sapanca Gölüne doğru devam eder (Ketin 1968, Ketin 1969, Barka ve Kadinsky-Cade 1988) (Şekil Şekil 4.5). Abant Gölü Mudurnu Vadisi Dokurcun Vadisi Akyazı Sapanca Gölü arasında uzanan ana fay boyunca, yılları arası dönemde,1999 yaşanan depremlerden önce 26 Mayıs 1957 Abant (Ms=7.1) ve 22 Temmuz 1967 Mudurnu Vadisi (Ms=7.0) depremleri olmuştur. İlk deprem, Abant Gölü ile Dokurcun arasında 40 km; ikinci deprem ise İğneciler (Abant Gölü nün 10 km batısı) ile Sapanca gölü arasında 80 km uzunluğunda yüzey faylanması meydana getirmiştir (Ambraseys vd., 1968; Ambraseys ve Zatopek 1969, Ketin 1969, Ambraseys 1970, Demirtaş 1995, Demirtaş 1996, Demirtaş 2000) (Şekil ). Bir başka deyişle ana fay, Almacık Bloğu nu güneyden sınırlar. Diğer yandan Bolu kuzeybatısında, ana faya paralel ikincil bir kol, Elmalık Fayı boyunca Asarderesi vadisini izleyerek Kaynaşlı içerisinden geçer. Fay, daha sonra Düzce güneyinden geçerek Efteni Gölü nü güneyden sınırlar (Şekil 4.4, Şekil 4.5). Fay, Efteni Gölü güneybatısında Aksu vadisini izleyerek Akyazı yakın kuzeyinden geçerek, ana faya bağlanır. 12 Kasım deprem kırığı ve 17 Ağustos 1999 deprem kırığının doğu ucunun bir kısmını oluşturan bu kuzeyden geçen kol ise Almacık Bloğu nu güneyden sınırlar (Şekil Şekil 4.5) (Demirtaş vd. 2000). Almacık Bloğu nu kuzeyden sınırlayan ikincil kolda, en son, bu çalışmanın konusu olan 12 Kasım 1999 depremi (Mw=7.2) olmuştur (Şekil Şekil 4.5) Kasım 1999 Düzce-Kaynaşlı Depremi Yüzey Faylanması 12 Kasım 1999 depremi, batıda Efteni Gölü ile doğuda Bolu viyadükleri arasında uzanan KAFZ nun yaklaşık 35 km lik bir kısmında yüzey faylanması meydana getirmiştir. Deprem dışmerkezi, Dağdibi köyü ile Fındıklı köyü arasında yer almaktadır ( Barka vd. 1999, Gökten vd Koçyiğit 1999, Demirtaş vd. 2000).Deprem 22

35 Şekil Kasım 1999 Düzce-Kaynaşlı deprem kırığı ve Almacık bloğu çevresinin morfotektonik haritası. Mavi ok, Almacık bloğunu göstermektedir (Demirtaş vd. 2000). 23

36 merkezinin Düzce-Kaynaşlı arasında olması, yırtılmanın iki yönlü ilerlediğini göstermektedir (Demirtaş vd. 2000)... Batıda Efteni gölü ile doğuda Asardere suyu vadisi arasında yüzeyde gözlenen faylanma uzunluğu her ne kadar 35 km olarak görünmekle birlikte, Ankara-İstanbul otoyolu üzerinde Kaynaşlı nın kuzeyinde bulunan viyadüklerden sonra yüzeyde kaybolmaktadır. Artçı depremler gözönünde bulundurulursa kırığın derinlerde Bolu nun Kuzeybatısına kadar uzandığı söylenebilir. 12 Kasım 1999 kırığı, derinde batıda 17 Ağustos deprem kırığının doğu ucu olan Karadere segmenti ile doğuda Elmalık Fayı boyunca Bolu Havzası güneyinden geçen ana fay arasında uzanma olasılığı yüksek görünmektedir. Yüzey faylanması boyunca en büyük sağ-yanal atım 4.0 m ve en büyük düşey atım 1.0 m 1.5 m civarında ölçülmüştür. 24

37 40 47 K GÖLYAKA Orman Ziyaretçi Evi 1.95 m Hacıyakup Hamamyanı Cevizlik Kalyoncuoğlu Gölormanı Efteni Gölü 0 1 km Orman Deposu 1.50 m Şekil Kasım 1999 depremi yüzey faylanması (Hacıyakup Gölormanı Arası). Kırmızı çizgiler, yüzey kırıklarını; rakamlar, en büyük yatay atım miktarlarını göstermektedir ( Demirtaş vd. 2000). 25

38 4.3. Bölgedeki Başlıca Aktif Faylar Düzce Fayı Düzce havzası ülkemizin en önemli aktif faylarından (deprem yapabilirlik özelliği olan fay) olan KAF üzerinde yer almaktadır. Bu havzaya en yakın olan ve deprem potansiyeli taşıyan aktif faylar ise bu havzanın oluşumuna yol açmış olan Düzce, Hendek ve Çilimli faylarıdır (Şekil 4.6). Düzce havzasını morfolojik olarak güneyden sınırlandıran Düzce fayı Akyazı- Kaynaşlı arasında 70 km uzunluğundadır. Birbirini bütünleyen üç alt parçadan oluşan fay sağ yönlü doğrultu atımlı bir faydır (Şaroğlu ve diğ. 1992). Akyazı bölümünde Kuvaterner yaşlı alüvyonlarla temel kayalar arasında yer alan fay buradan doğuya doğru Kuvaterner öncesi temel kayalar içerisinde izlenmektedir. 17 Ağustos 1999 Kocaeli- Gölcük depreminde gelişmiş olan 130 km uzunluğunda ki yüzey kırığının 30 km lik doğu bölümü Düzce fayı üzerinde yer almaktadır (Emre vd. 1999, Gökten vd. 1999) 12 Kasım 1999 da meydana gelen depremde başlıca etkili olan faylar arasında ilk olarak Düzce fayı yeralmaktadır. Bu fay Aksu fayı ile komşudur. Fakat bu iki fayın doğrultuları birbirinden farklıdır (Şekil 4.6). Düzce Ovası ile Adapazarı ovası arasındaki eşik, KD-GB doğrultulu bir vadi ile kesilmiştir. Bu vadinin tabanı boyunca Aksu Fayı yer alır. Düzce Ovası nı güneyden sınırlanmış olan yamacın önünden geçmektedir. Bu fay doğu- batı doğrultusunda uzanan Tilki, Meşelik ve Mezarlık tepeleri ile güneydeki yamaç arasındaki dar bölgeden geçmektedir. Daha doğuda, yine bir vadiye sıkışmış durumdadır. Kocaeli depreminde, Aksu fayı boyunca yüzey kırığı çok net olmuş, fakat Düzce Ovası nın batısındaki ucuna girdiğinde, kuzey ve güney yamaç arasında sağ yanal atım düzenine uygun çatlaklar gelişmiş ve en doğuda Gölyaka merkezinden geçip Melen Çayı na varmıştır. Ayrıca, Efteni kaplıcasına kadar, 1999 Düzce depreminde kırılacak hat ile çakışacak şekilde, ovanın güney kenarını izleyen bir çatlak belirmiştir. 12 Kasım 1999 da gelişen yüzey kırığı, bu çatlakları ilk oluşana göre önemli derecede büyütmüş ve ek olarak sağ yanal atım ortaya çıkmıştır. Dolayısıyla, fayın geometrisi ile de uyumlu olarak bu kırık, Düzce Fayı, Düzce Ovası ile Bolu Ovası arasındaki yüksek eşiğin batısında kaybolmuştur Düzce depremi yüzey kırığı, bu eşiğin batısındaki Düzce Ovası na açılan yaklaşık D-B uzanımlı üç vadinin en az ikisinde gelişmiştir. Bunlardan otoyolun da geçtiği Asar Vadisi yüzey kırıkları, doğuya doğru oldukça uzun bir mesafede izlenebilmiştir. Bu ve kuzeydeki vadi içinde, sağ yanal atım düzenine uygun sekmeli kırıklar gelişmiştir. Bu 26

39 iki vadinin başlangıç kısmında görülen sekmeli kırıkların birbirinin devamı olduğu anlaşılmıştır (Komut 2000). Doğuda, Asar Vadisi nin ucunda (Bolu tünelinin başladığı yerde), dağlık kesimde incelenmiş yol yarmalarında, sağ yanal hareket sistemine uygun - ender de olsa - kırıklar görülmüştür (Arpat 1999).ççççççççç Hendek Fayı Düzce havzası batısında Sapanca gölü Hendek- Cumayeri arasında uzanan KD-GB uzanımlı fay Hendek Fayı olarak bilinmektedir (Emre vd. 1998). Sağ yönlü dorultu atımlı olan bu fay yaklaşık 50 km uzunluğundadır (Şekil4.6). Morfolojide sağ yönde ötelenmeler ve büyük basınç sırtlarının gelişmiş olduğu zonda Pliyo-Kuvaterner yaşlı Karapürçek Formasyonu fay tarafından kesilmekte, fay bu formasyonla temel kayalar arasında dokanak oluşturmakta, doğu bölümünde ise temel kayalar içerisinde yer almaktadır (Varol vd. 1999) Çilimli Fayı Düzce havzasının Kuzeyinde Cumayeri- Konuralp arasında uzanır. Yaklaşık 13 km uzunluğunda olan bu fay GB daki Hendek Fayı nın devamında yer alır (Şekil4.6). KB-GD genel doğrultulu olan fay, Kuzeydeki odunluk dağı ile Düzce Havzası tabanı arasındaki morfolojik diskordansa karşılık gelmektedir (Varol vd. 1999). 4.4.Tektonik Düzce havzası ve dolgusu, Türkiye neotektonik döneminde gelişmiş olmasına karşın, havzanın temel kayaları, paleotektonik dönemin farklı kökenli birliklerinden oluşmuştur. Düzce Havzası temelindeki en yaşlı metamorfikler (Bolu Masifi) muhtemelen Sakarya Zonu na ait oluşuklardır. Sakarya Zonu, metamorfik bir temel ve üzerindeki sedimanter örtü kayaçlarından oluşmaktadır. Örtü büyük ölçüde Jura-Kretase kırıntılı ve karbonatlıdır. Düzce Havzası nın kuzeyindeki Ordovisyen- Tersiyer yaşlı tortul birimlerin tümü İstanbul Zonuna aittir (Varol vd. 1999). çççççççççççççççççççççççççççççççççççççççççççççç 27

40 Şekil 4.6. Düzce-Kaynaşlı depremi esnasında meydana gelen kırık ve diri faylar 28

41 4.5.Sismotektonik Bölgede kabuk kalınlığı yaklaşık km dir (Canıtez ve Toksöz 1982; Gürbüz vd.1992, Klingele ve Medici 1997). Çeşitli yöntemlerle, çok kısıtlı veriyle yaklaşık olarak hesaplanan deprem üretebilen kabuğun üst kesiminde yer alan kuşağın km (Ketin ve Abdüsselamoğlu 1969, Ambraseys ve Tchalenko 1972, Ambraseys 1985, Eyidoğan ve Jackson 1985, Crampin ve Üçer 1975, Eyidoğan 1988, Jackson ve McKenzie 1988, Ekström ve England 1989, Taymaz vd. 1991, Arpat vd. 1999) dolaylarında eni (derinliği) olduğu kabul edilirse, Düzce fay parçasının boyunun km olduğu, gerek deprem öncesi çalışmalardan gerekse depremde oluşan yüzey kırığından bilinmekte olduğuna göre; 1999 Düzce depremi olurken yaklaşık bir hesapla en az (Arpat vd. 1999) 40 km x 14 km= 560 km 2 lik bir yüzeyde sürtünme direnci yenilmiştir (Komut 2000). Bölgede aletsel dönem içerisinde meydana gelmiş depremler dışmerkez noktalarıyla ve mevcut faylar ile birlikte Şekil 4.7 de verilmiştir. Uydu fotografı ise bölgede bulunan fayları belirgin bir şekilde ortaya koymaktadır (Şekil 4.8). Şekil 4.7. Akyazı-Bolu ili arasındaki bölgeye ait sismotektonik harita (Nurlu 1999) 29

42 Şekil 4.8. KAFZ batı kesimine ait uydu fotoğrafı (MTA Internet sayfasından alınmıştır) 30

43 5. ODAK MEKANİZMASI ÇÖZÜM YÖNTEMLERİ 5.1.Tarihçe Deprem mekanizması ile sismik dalgaların dinamik özellikleri (dalga şekli ve amplitüdü) arasındaki ilginin aranması hemen hemen aletsel sismolojinin ilk yıllarında başlar yılında Japon sismologlar boyuna dalgaların başlangıç yönlerinin çeşitli istasyonlardaki dağılımını inceleyerek kompresyon sahalarını dilatasyon sahalarından ayıran düğüm düzlemlerini ayırtetmeye çalışmışlardır (Nakano 1923). Bu ilk çalışmalarda, odağı derin olmayan depremler ve yeryüzünün düzlem olarak kabul edilebileceği yakın mesafeler için doğru olan bir metod uygulanmakta idi. Buna göre bir dışmerkez civarında dağılan kompresyon ve dilatasyon bölgeleri birbirine dik iki doğru ile ayrılabilirler. Bu doğrulardan biri fay düzleminin yeryüzü ile arakesitidir. Bu yönü ile de problem çift çözümlü olmaktadır. Fakat buna rağmen jeolojik gözlemler ve tektonik bilgileri ile bu çelişkiyi ortadan kaldırmak mümkün olmaktadır. Depremlerin odak bölgelerine ait bilgilerin artması ile, bir kısım araştırıcılar boyuna dalgaların amplitüd ve ilk hareket yönlerinin ifade edilen değerleri ile teorik değerleri karşılaştırmışlardır. Odağı derin olan depremlerde düğüm düzlemlerinin sığ odaklılar gibi basit olmayıp, bunların yeryüzü ile arakesitlerinin elips veya hiperboller şeklinde oluşu Byerly (1938) tarafından, sismik ışınların yer içindeki yörüngelerinin birer doğru değil eğri yayları şeklinde oluşu ile izah edilmiştir. Bu açıklama deprem odak mekanizması çözümlerinin olumlu bir döneme girmesini sağlamıştır. Bu görüş derin odaklı depremler kadar, sığ odaklıların da mekanizmasını açıklayabilmektedir. Byerly bu çalışması ile sismik cisim dalgalarının yer içindeki hızlarının derinlikle artmasından ileri gelen bu yörünge eğriliğini dikkate alıp, uygun bir izdüşüm sistemi kullanılarak düğüm düzlemlerinin birer daire ile temsil edilebileceğini göstermiştir. Bu, günümüze kadar uygulanan ve Byerly Metodu adı verilen fay düzlemi belirleme metodunun esasını teşkil etmektedir. Bir kısım araştırmacılar düğüm düzlemlerinin çizilmesinde merkezi projeksiyon, diğer bir kısmı ise Wulff veya Schmidt projeksiyonunu kullanmışlardır. Önceleri sadece P dalgalarının ilk hareket yönlerinden yararlanarak yapılan odak mekanizması çözümlerinde daha sonraları S dalgaları da kullanılmaya 31

44 başlanmıştır. Enine titreşimlerden ibaret olan bu dalgalar yer içinde yatay veya düşey düzlem içinde polarize olurlar (SH ve SV). Stauder (1960) enine dalgaların polarizasyon açılarının dağılımı ile deprem odak mekanizması arasındaki ilgiyi aramıştır. Uygulama yönünden bir takım güçlükler göstermekle beraber, S dalgaları yardımı ile odakta harekete sebep olan kuvvetlerin durumu hakkında da bilgi edinmek mümkün olmaktadır. Bazı hallerde bu yöntemle, P dalgaları ile elde edilen çözümlerdeki çelişkiyi kaldırmak, yani düğüm düzlemlerinden hangisinin fay düzlemine karşı geldiğini ayırt etmek mümkün olmaktadır. P dalgası ile elde edilen odak mekanizması problemleri çift çözümlüdür. Yani bu yöntemle elde edilen düğüm düzlemlerinden herhangi biri fay düzlemini temsil eder. İncelenen bölgenin tektonik karakterini inceleyebilmek için bu çift çözümlülükten ileri gelen çelişkinin giderilmesi gerekmektedir. Bu da iki yolla yapılabilir. Bunlardan birincisi, S dalgalarından yararlanarak düğüm düzlemlerinden hangisinin fay düzlemini temsil ettiği belirlemektedir. Bu da ancak odakta depreme sebep olan bir kuvvet çifti etkisi ile meydana gelmesi hallerinde mümkün olmaktadır. Yapılan incelemeler çoğu hallerde depremlerin tek kuvvet çiftinin veya momentsiz ikili kuvvet çiftinin süperpozisyonu ile meydana geldiğini göstermiştir ki problem de çift çözümlü olmaktadır. Bu gibi hallerde yüzey dalgalarından faydalanmak mümkün olabilir. Çift çözümlülükten ileri gelen karışıklığı ortadan kaldırmak için en uygun gelen ikinci yol ise odak bölgesinin dinamik parametrelerinden yararlanmaktır. Bunlar düğüm düzlemleri ile 45 0 lik açılar yapan maksimum basınç ve maksimum tansiyon yönleridir. Ayrıca, adı geçen iki düzlemin arakesiti olan sıfır vektörü (null vector) de bu konuda faydalı olmaktadır. 5.2.Odak Parametreleri P dalgalarının ilk hareket yönlerinin odak küresi ya da uygun bir izdüşüm sistemi kullanılarak bir düzlem üzerine işaretlenmesi ile elde edilen dağılımda kompresyon ve dilatasyon bölgelerini ayıran düğüm düzlemleri çizilerek bir odak mekanizması diyagramı elde edilebilir. Bu diyagram odaktaki mekanizmayı açıklayan çeşitli parametrelerin elde edilmesinde kullanılır. Verilen bir projeksiyonda düğüm düzlemlerinin çizilmesi ile doğrultu ve eğimleri belirli iki düzlem tarif edilmiş olur. Bu düzlemlerden biri yardımcı düzlem birisi fay düzlemidir. Bu düzlemler doğrultuları (strike), eğimi (dip) 32

45 ve kayma açısı (rake) ile tanımlanabilirler (Şekil 5.1). Düzlemlerin doğrultuları kuzeyden itibaren saat yönünde ölçülen azimutları ile verilirler. Düzlemin eğimi, yatay düzlemle yaptığı açıdır, kayma açısı, doğrultu ile fay düzlemi arasındaki açıdır. Böylece Şekil 5.1 de fay veya yardımcı düzlem olabilecek düğüm düzlemlerinin parametreleri; - doğrultusu ( 0 0 < φ < ) - eğim açısı ( 0 0 < δ < 90 0 ) - kayma açısı ( < λ < ) olarak sıralayabiliriz. Şekil 5.1. Fay düzlemi parametreleri şematik gösterimi Düğüm düzlemlerinin odak küresi içindeki pozisyonlarının bilinmesi mekanizmayı tanımlamaya yeterli değildir. Fay hareketinin tipinin de belirlenmesi gerekir. Fay düzlemi üzerindeki hareketine göre fayları; -eğim atımlı -doğrultu atımlı olarak ikiye ayrılır. Eğim atımlı faylarda hareket vektörünün yatayla yaptığı açı 45 0 den büyük, doğrultu atımlı fay da ise küçüktür. Doğrultu atımlı fayda yatay hareketin yönününde bilinmesi gerekir ve bu tür faylar, sağ yönlü ve sol yönlü olarak ikiye ayrılırlar (Şekil 5.4). 33