Büyük Depremlerin Sonlu- Fay Metotlarıyla Modellenmesi

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "Büyük Depremlerin Sonlu- Fay Metotlarıyla Modellenmesi"

Ayşe Caner
8 yıl önce
İzleme sayısı:

1 Büyük Depremlerin Sonlu- Fay Metotlarıyla Modellenmesi Ömer Alptekin Jeofizik Çalıştayı, 4 Eylül 2013 A. Özgün Konca

2 Nokta Kaynaktan Sonlu Kaynağa İlk aşamada deprem kaynak oriyantasyonuna göre ışıma örüntüsü olan, büyüklüğünü momentin belirlediği bir nokta kaynak olarak modellenir. Seth Stein s web site

3 Depremler sismik veriler kullanilarak Olan bir depremle ilgili temel soruların yanıtlarını arıyoruz Kayma Dağılımı Yırtılma Hızı Fay üzerindeki noktalar ne şekilde kayıyor? Sonlu Fay Modelleri

4 1: Fay Düzlemini Oluşturmak Sonlu fay modeli için bilinmesi gerekenler Depremin odak noktası (hiposantır) Fay düzleminin doğrultu ve batma açıları Bunun için depremin odak noktası ve kaynak mekanizması (örn. Global CMT or USGS). Yardımcı düzlem- Ana düzlem ayrımı Önceden bilinen faylar Artçışokların oriyantasyonu Her iki düzlemin denenmesi Fay boyutlarının belirlenmesi Büyüklük (örn. kıtasal bir fay için M w 8 ~400km, M w 7.5 ~ 150 km, M w 6.5 ~50km.) Yüzey kırıkları ve jeodezik veriler

Yardımcı düzlem- Ana düzlem ayrımı Önceden bilinen faylar Artçışokların oriyantasyonu Her iki düzlemin denenmesi Fay

5 Green Fonksiyonları Hesaplamak Fay düzlemindeki her bir faycığın birim kaymasının ölçüm noktasında yarattığı yer hareketi Yarı uzay çözümü (statik, ör: Okada 1995) 1 boyutlu Green Fonksiyonları (Bouchon ve Aki 1977, Kennet 1993, Zhu & Helmberger 1996) 3 boyutlu Green Fonksiyonları (FD, FEM, SEM)

(statik, ör: Okada 1995) 1 boyutlu Green Fonksiyonları (Bouchon ve Aki

6 Statik Yerdeğiştirme Verileri GPS ve InSAR

7 Kuvvetli Yer Hareketleri Zamana Bağlı Veriler Telesismik Veriler Bouchon et al, 2001 Bölgesel Veriler Normal Mod Verileri Dreger, et al, 1991

8 Verilerden deprem Kaynağına +

9 Sonlu Fay Modellemesi I Sonlu bir fayın kırılmasından kaynaklanan yer değiştirme Yer değiştirme Green Fonksiyonu Kayma miktarı Yırtılma Hızı Kaynak-zaman fonksiyonu

10 Örnek: Imperial Valley V R =0.8 β Faycık 1 m kayıyor Neresi Ne Kadar Kayıyor? Ters Çözüm Hartzell & Heaton 1983

11 Lineer Ters Çözüm Hartzell & Heaton 1983

12 Sonlu Fay Modellemesi II Ters Çözüm Metodu Sismik ve statik verinin birleşik modellenmesi(ji et al. 2002) Değişken yırtılma hızı nonlineer: Simulated Annealing Method Parametreler Her bir faycıkdaki kayma Yükselme zamanı (her bir noktada kaymanın süresi). Yırtılma hızı (yırtılma ne hızda yayılıyor?)

2002) Değişken yırtılma hızı nonlineer: Simulated Annealing Method

13 Sentetik Bir Deprem Örneği I Sentetl bir deprem üretiyoruz M w 6.8 doğrultu:268 o ; batma:65 o ; kayma:180 o ; V R : 2.8 km/s; Yükselme zamanı kayma miktarı ile orantılı, 50 cm/s. Fay Düzlemi Görüntüsü Harita Görüntüsü Yüzey

14 Gosterilen model kullanarak hesaplanan sentetik veri. Sentetik Bir Deprem Örneği II

15 Yaklaşım: İteratif Olarak En Uyumlu Modeli Bulma Minimum hatalı modeli bulmak: Rastgele bir modelle başla Parametreleri teker teker deiştirerek lokal PDF ler yarat. Bu PDF lere orantılı olarak random yeni elemanları seç Her iterasyonda sistemi soğutarak rastgele hareketlerin boyutunu azalt Minimum hatalı modele yakınsa. slip(m) V R (km/s) rise time rake input search range o -200 o

Bu PDF lere orantılı olarak random yeni elemanları seç Her iterasyonda sistemi soğutarak rastgele

16 Model Kıyaslaması ve Veri Uyumu Üst: sol: üretilen model sağ: çıkan model Veri (siyah) ve sentetikler (kırmızı)

17 Sumatra Dalma-Batma Zonu Depremleri Ref: Konca, et al., (2008), Nature, 456 pp Konca et al., (2007), BSSA, 97, pp (Mw 8.4, 7.9) Jean-Philippe Avouac, Anthony Sladen, Aron J. Meltzner, Andrew Kositsky, Kerry Sieh, Peng Fang, Zhenhong Li, John Galetzka, Jeff Genrich, Danny H. Natawidjaja, Yehuda Bock, Eric J. Fielding, Don V. Helmberger

4, 7.9) Jean-Philippe Avouac, Anthony Sladen, Aron J.

18 Amaç: Fayın Davranışını Anlamak

19 Toplam Kaymanın Jeodezik Modellenmesi 27 cgps istasyon 4 InSAR hattı verisi (ALOS uydusu) 14 mercan verisi Toplam moment: 7.x10 21 N-m (M w 8.5) black data; green: GPS fits, red:coral fits

20 Toplam Kaymanın Jeodezik Modellenmesi: InSAR Verilerine Uyum ALOS uydusundan dort hat. Dış halka: veri; iç daire: model tahmini

21 Mw8.4 & 7.9 Depremlerinin Kaynak Modelleri M w 8.4 M w 7.9 GPS Gözlem: siyah Model: yatay -> yeşil düşey -> kırmızı

22 Kuvvetli Yer Hareketlerinin ve 1s GPS hareketlerinin Öngörüleri Telesismik-jeodezik model kullanılarak kuvvetlş yer hareletlerı modellendi. (2.5 s 100 s period range). 1-B model Kopp et al. (2001).

23 Postsismik Kayma Modeli Toplam Moment= N-m Kositsky et al, in prep.

24 III Mentawai Adaları Depremleri Chlieh et al., Eylül Depremleri: Kuzeye doğru, 24 saat içinde: M w 8.4, 7.9 and 7.0 events. Arka Plan: İntersismik Kilitlenme Oranı (mercan mikroatol ve yıllık GPS verisi) Tarihsel depremler (kutular): mercanlar kullanıldı (Chlieh et al., 2008) 1797 M w (Natawidjaja et al., 2006, Chlieh 2008) Maksimum düşey yer değiştirme: 1 m 1833 M w Maksimum düşey yer değiştirme: 3 m Mw7.9 Mw8.4 Mw7.

25 Değerlendirme: Tarihsel Depremlerle Kıyaslanması 1833 ve 2007 depremlerinde benzer kayma alanları ama farklı asperity ler. 2007: toplam moment ~ N.m 1833: N.m Kuzey Pagay: 1797 de kırıldı, 1833 te maksimum kayma, 2007 de bariyer. 2007: asperity ler bir arada davranıp tek büyük bir deprem oluşturamadılar Çünkü tarihsel depremlerden kaynaklanan düşük stres zonları var

26 Değerlendirmeler : Kalıcı ve Geçici Bariyerler Kalıcı Bariyerler: İntersismik gerinim birikimi kalıcı bariyerleri ortaya cıkarabilir. Geniş ve kalıcı bariyerler o segmentteki maksimum Geçici Bariyerler North Pagai: coupled, but acted as barrier Arası Muhtemel İnce Bariyer Prestress önceki depremlerden dolayı düşük Çok dar sünme zonu var (creep).

27 Değerlendirme:Depremlerde Zaman ve Kayma Periyodikliğinin Testi Zaman tahmini: önceki depremin stres düşümü & streslenme hızı => bir dahaki depremin zamanını tahmin edebiliriz (depremin hangi streste olacagını kestirebiliyoruz) Büyüklük tahmini: önceki depremin stres düşümü & streslenme hızı + bugün bir deprem olsa => kayma miktarını tahmin edebilirim (depremlerden sonraki stress seviyesi aynıdır) Bu segmentin bu depremde kırılmış olması gerekirdi Bu segmentin çok daha fazla miktarda kayması gerekirdi

28 Kalıcı Bariyerler Kilitli bölgelerin tamamen kırıldığı depremler (1833, 1861, 2004, 2005) Düşük öngerilme ile çevrelenmiş depremler (2007 sequence. Sunda Dalma-Batma Zonunun Toplu Görüntüsü (Hsu et al, 2006) Bağlanmış bölgeler ama düşük stres nedeniyle geçici olarak bariyer olarak davranabiliyorlar Küçük, zayıf bağlanmış bölgeler

29 Dalma-Batma Zonlarındaki Bazı Depremlerin Moment-Rate Fonksiyonları 2007 Mentawai Mentawai Kuril Peru 7.9

30 Fay Boyunca Değişen Sürtünme Davranışının Dinamik Modellenmesi

31 Değerlendirme: Sürtünme Parametrelerindeki değişimler İki kilitli (rate-weakening) bölge arasında küçük bir sünen (ratestrengthening) bölge. Farklı yırtılma modlarına yol açıyor. Bu şekilde kalıcı ve geçici bariyerler yaratabiliriz (Kaneko et al., 2012)

32 2011 M w 7.1 Van Depremi ve Artçışokları Van Depremi ni ki farklı yöntemler çalışmaktayız Gözlemsel Green Fonksiyonları: Yakın lokasyon ve benzer mekanizmalı bir artçı şok dalgaformlarını dekonvolusyonla istasyon noktalarında STF leri bulmak (Zeynep Yılmaz, Hayrullah Karabulut) Telesismik ve GPS yerdeğiştirmeleri kullanılarak elde edilen model Event Date Time Epicentre Depth Moment Plane1 str/dip/slip Plane2 str/dip/slip Main :41: / E26 246/38/60 103/58/112 Aftershock (EGF) :45: / E25 281/40/82 111/50/90 Mw 6.0 Mw 7.1

33 Boğaziçi University - August 2013

34 Veri Kümesi The Mw = 7.1 Van Eq of 23 Oct 2011 Station Regional 200 km<distance <2000 km (~20 ) Teleseismic 2000 km (~20 )<distance <9000 km (~90 ) Boğaziçi University - August 2013 Joint 200 km<distance <9000 km (~90 )

35 Bölgesel verilerle Elde Edilen Grid Taraması ve Kayma Modelleri (b) NE Along Strike (km) SW VR =1.5 km/s TD=1.0 s m (c) NE Along Strike (km) SW VR =2.0 km/s TD=2.0 s m Vr = 50% Vs

36 Telesismik verilerle Elde Edilen Grid Taraması ve Kayma Modelleri (b) NE Along Strike (km) SW VR =1.5 km/s TD=1.0 s m (c) NE Along Strike (km) SW VR =2.0 km/s TD=2.0 s m

37 Bölgesel ve Telesismik Verilerle Elde Edilen Grid Taraması ve Kayma Modelleri (b) NE Along Strike (km) SW VR =1.5 km/s TD=1.0 s m (c) NE Along Strike (km) SW VR =2.0 km/s TD=2.0 s m

38 Gözlemsel Green Fonksiyonlarıyla Elde Edilen Kayma Modelleri

39 Telesismik ve GPS verilerinden elde edilen Kayma Modeli

40 Telesismik Verilere Uyum

41 GPS Verilerine Uyum

42 Iki Yöntemden Elde Edilen Modellerın Kıyaslanması EGF Telesismik + GPS

Benzer belgeler

19 Mayıs 2011 M w 6.0 Simav-Kütahya Depreminin Kaynak Parametreleri ve Coulomb Gerilim Değişimleri

19 Mayıs 2011 M w 6.0 Simav-Kütahya Depreminin Kaynak Parametreleri ve Coulomb Gerilim Değişimleri E. Görgün 1 1 Doçent, Jeofizik Müh. Bölümü, Sismoloji Anabilim Dalı, İstanbul Üniversitesi, Avcılar ÖZET: