1999 Kocaeli ve Düzce Depremlerine neden olan fayların Marmara Bölgesinin sismotektonik yapısı içindeki yerleri

Transkript

1 54. Türkiye Jeoloji Kurultayı, 7-10 Mayıs 2001, Ankara 54 th Geological Congress of Turkey, May 7-10, 2001, Ankara BİLDİRİ NO : PROCEEDING NO: Kocaeli ve Düzce Depremlerine neden olan fayların Marmara Bölgesinin sismotektonik yapısı içindeki yerleri 1999 Kocaeli and Düzce earthquake faults; their situations within the seismotectonic framework of the Marmara region Esen ARPAT Geomar Ltd. Ş. Cengizhan Sk. 18/3 Göztepe, İstanbul ( arpate@isbank.net.tr) Erdal HERECE Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara Tolga KOMUT B.Ü. Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, İstanbul ( komuttol@boun.edu.tr) Kamil ŞENTÜRK Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara ÖZ 17 Ağustos 1999 Kocaeli ve 12 Kasım 1999 Düzce depremlerinin, bölgelerinde önceki büyük depremleri de üretmiş olan doğrultu-atımlı faylarda ve önceki depremlerle benzer büyüklüklerde meydana gelmiş oldukları anlaşılmaktadır. Veriler bu depremleri üretmiş olan fayların, yer almakta oldukları çöküntü havzalarının oluşumundan sorumlu olmadıklarını ve söz konusu çöküntü havzalarının da çek-ayır kökenli olmadıklarını göstermektedir. Marmara denizi çukurluğunun da çek-ayır kökenli olmadığı, doğrultu-atımlı fay sisteminin bu çöküntü havzasına çöküntü sonrası girdiği anlaşılmaktadır. Bu sürecin doğal sonucu olarak, doğrultu-atımlı sistemin, çukurlukların gerek yüzeysel, gerekse, daha derin kesimde, en zayıf bölgeleri olma olasılığı yüksek olan eksen kuşaklarına yerleşmiş olması beklenir. Batı Marmara da deniz dibi morfolojisi ve ufak ve orta büyüklüklerdeki çok sayıda depremin merkezüstlerinin dizilimi, doğu Marmara da ise 17 Ağustos Kocaeli depreminin artçılarının kaynak mekanizmalarının özellikleri bu beklentiyi güçlendirmektedir. ABSTRACT August 17, 1999 Kocaeli and November, 1999 Düzce earthquakes occurred on strike-slip faults which were responsible for the previous major earthquakes of the region. It is suggested that these faults produces earthquakes with comparable sizes and characteristics. Data show that the depressions, now hosting these faults were not formed through pull-apart mechanisms. In other words, the faults responsible for recent earthquakes, originated after the formation of the extensional features which, now, they occupy. Active strike-slip major faults, anticipated to occur in the Marmara sea region are expected to have a similar past. It is expected that these faults, which are posterior to the formation of the extensional basins, would follow axis belts of them, as these belts are likely to be the weakest zones. Peculiar subbottom morphological features and the alignment of innumerous epicenters, at the western Marmara region and favorable results of source mechanism analysis of strong aftershocks of Kocaeli earthquake at the eastern Marmara region are such to strengthen this hypothesis. GİRİŞ

2 17 Ağustos 1999 Kocaeli ve 12 Kasım 1999 Düzce depremlerinde meydana gelen yüzey kırıkları bu depremleri izleyen saatlerde, tarafımızdan, arazide, genel özellikleri ile incelenmiştir. Yazarlardan birisi (E. Herece) Kocaeli depreminde meydana gelmiş olan kırığın büyük bir bölümünü, diğer birisi de (T. Komut) Düzce depremi kırığının tümünü ve Kocaeli depremi kırığının da doğu bölümünü ayrıntılı olarak haritalamışlardır. Bu yazıda bu kırıkların ayrıntıları ele alınmamaktadır. Gelişmiş olan yüzey kırıklarının, bu kırıkların bağlı oldukları fayların genel yüzey ifadeleri ile ilişkileri irdelenerek, bu fayların deprem üretme özellikleri aydınlatılmaya çalışılmaktadır. Yazının son bölümünde ise, Kocaeli ve Düzce bölgelerinden elde edilen sonuçlar kullanılarak, Düzce nin doğusundaki ve Kocaeli nin batısındaki komşu bölgelerin depremsellikleri, ana çizgileri, ile tartışılmaktadır KOCAELİ DEPREMİ SIRASINDA MEYDANA GELEN YÜZEY KIRIKLARI Ana Yüzey Kırığı Kocaeli depreminde, İzmit körfezinin güneydoğu ucu ile Düzce ovası arasında, sınırlı yerler dışında, sürekli ve belirgin yüzey kırığı gelişmiştir. Yüzey kırığı, özellikle Sapanca gölünün kuzeybatı ucu ile İzmit körfezi arasında çok belirgindir. Yüzey kırığı, Sapanca gölünün doğu kıyısından Sakarya ırmağının yakınına kadar olan bölgede de görkemli bir şekilde gelişmiştir. Konumları ve doğrultuları dikkate alındığında (Şekil 1), bu iki kırığın, Sapanca gölü içinde, herhangibir sekme bölgesine gerek göstermeden, birleştikleri anlaşılmaktadır. Sakarya ırmağının kıyı kuşağında, kalın, gevşek, genç alüvyonların yer aldığı bölgede, yüzey kırığının gelişmesi, büyük ölçüde, engellenmiştir. Ancak, yüzey kırığı, bu kıyı kuşağının hemen doğusunda, batıdaki kırığın doğrusal uzantısını oluşturacak bir konumda, yeniden belirginlik kazanmaktadır. Kırık bu kesimden doğuya, Mudurnu çayına doğru olan bölgede, tümüyle, Sakarya ırmağının ve Mudurnu çayının eski alüvyonlarından oluşan bir düzlüğü izlemektedir. Sakarya ırmağının genç alüvyonlarına göre göreceli olarak biraz sıkılaşmış olan bu alüvyon alanında yüzey kırığı ancak sınırlı yerlerde belirgin olarak gelişebilmiştir. Kırık, Mudurnu çayının kıyı kuşağına doğru sonlanmakta; ancak, çayın doğusunda, Akyazı ya yakın kesimde, yeniden belirgin bir şekilde yüzeye ulaşmaktadır. Bu bölgedeki kırık da, çayın batısındakinin doğrultusunda, onun doğuya devamını oluşturacak bir konumdadır. Kırık, Akyazı dan doğuya, giderek, belirginliğini yitirmekte, Akyazı nın, yaklaşık, bir kilometre doğusunda yok olmaktadır (Şekil 1). Akyazı nın doğusunda yüzey kırığı, Çamlıca köyü yakınlarında, Osmanağa mahallesinin bir kilometre kadar kuzeyinde yeniden, ancak, doğrultusu değişmiş olarak, belirginlik kazanmaktadır (Şekil 1). Yüzey kırığı buradan doğu-kuzeydoğuya doğru, yer yer belirginliği azalmakla birlikte, Düzce ovasının güneybatı kesimine kadar süreklilik göstermektedir. Ovaya girdikten sonra kırık sonlanmakta; ancak, Gölyaka yerleşim merkezinin doğusunda üç kilometrelik bir kesimde, aynı doğrultuda, bir yüzey kırığı parçası yer almaktadır (Şekil 1). İzmit körfezinin güneydoğu ucunun batısında, 17 Ağustos 1999 kırığı, Gölcük de, kısa bir kesimde, karada yer almakta, onun dışında, Gölcük e komşu kesimde, karaya yakın olmak üzere, deniz altında kalmaktadır. Hersek dilinde, ana faya ait olabilecek yüzey kırığı görülememiştir Kocaeli depreminin hemen sonrasında yoğun bir artçı-deprem etkinliği başlamış, bu depremlerin büyük bir bölümü de, doğudan Gölcük e kadar uzatılabilen yüzey kırığının batıya doğru devamını oluşturacak bir kuşak üzerinde kümelenmiştir. Ito vd. (2000) nin vermekte oldukları artçı-deprem merkezüstlerinden, söz konusu kümeye ait olanlar Şekil 1 üzerine aktarılmıştır. Görüleceği üzere, bu kümelenme Çınarcık hizasına kadar uzanmaktadır. Bu kümenin Gölcük ile Hersek dili arasında kalan

3 Şekil Ağustos 1999 Kocaeli depreminde meydana gelmiş olan yüzey kırıkları. Bu kırıklar sarı renkte gösterilmiştir (G, Gölcük segmanı; A, Aksu segmanı; B, Batak burnu kırığı; Ç, Çatal burun kırığı; D, Derince kırığı; K, Kazimiye kırığı; Düzce kırığı). Bu depremin artçılarından, Hersek dili dolayında ve onun batısında, Çınarcık a doğru, yer alanlar sarı ufak dairelerle işaretlenmiştir. Mudurnu çayı vadisini izlemekte olan doğrultu-atımlı fay ve o fay ile 17 Ağustos depremine neden olan fay sistemi arasındaki bölgedeki faylar da yeşil renkte gösterilmektedir. kesimi, burada yer alan bir denizaltı oluğu ile çakışmaktadır. Söz konusu oluk, kabaca doğu-batı doğrultusunda uzanan ve 200m derinliğe ulaşan kapalı bir çukurluktur (Şekil 2; 1 numaralı bölge). Çevresindeki karalardaki jeolojik ve coğrafyasal veriler bu oluğun bir aşınma ürünü olamayacağını, doğrudan tektonik bir kökene sahip olması gerektiğini göstermektedir. Bu oluğun Hersek diline komşu ucunda, deniz tabanında, çevresine göre olağandışı bir şekil oluşturan, bir hendek yer almaktadır (Şekil 2; 2 numaralı bölge). Bu hendeğin batı devamında, Hersek dili üzerinde, önü kısmen yapay bir set ile kapatılmış, bir denizkulağı bulunmaktadır. Günümüzde bir bataklığa dönüşmüş ve kısmen de kurutulmuş olan bu denizkulkağının kuzey kenarının bir bölümü de doğu-batı doğrultulu, tektonik kökenli, bir sırta dayanmaktadır. Dilin batı kıyısında ise, aynı doğrultu üzerine rastlayan kesimde, kıyı çizgisinde, sağ-yanal bir sapma vardır. Bu sapmanın kuzeyinde yeralan kıyı kumsalı, sapmanın güneyindeki kumsala göre 6m kadar daha geniştir. Bu bölgenin bitişiğinde (Şekil 2; 3 numaralı bölge), denizin sığ kesiminde, yine, dilin doğu kıyısının bitişiğinde olduğu gibi, çevresine göre olağandışı olarak, deniz dibinde bir oluk yer almaktadır. Tüm bu veriler, hiçbir kuşkuya yer bırakmayacak şekilde, Gölcük yönünden gelen fayın Hersek dilini kestiğini göstermektedir. Artçı deprem merkezüstlerinin kümelenmesinden ve Yalova ve Çınarcık ta, yaygın ve yoğun, yakın-alan türü hasarın meydana gelmiş olmasından anlaşılacağı üzere 17 Ağustos 1999 depreminde fay düzlemi yenilmesi batıda Çınarcık dolayına kadar ulaşmıştır. Yenilmenin Hersek dilinden batıya doğru devam etmiş olduğu SAR verilerinin enterferometrik değerlendirmeleri sonucunda elde edilen yüzey yamulması haritasından da yorumlanabilmektedir (Wright vd., 2000). Bu depremde Hersek dili üzerinde yüzey kırığının gelişmemiş olması, kalın, gevşek alüvyon çökelinin varlığının yanı sıra, fay düzlemi boyunca kırılma işleminin, bu depremde izlediği, yer-zaman örneği ile de (Bouchon vd., 2000) ilişkilendirilebilir.

4 Şekil 2. Hersek dili dolayında deniz tabanında yer alan ufak hendekler ve doğuda, Gölcük e doğru uzanan, 200m derinliğe ulaşan dar, uzun, kapalı çukurluk. Seyir Hidrografi ve Oşinografi Dairesi nin çeşitli ölçeklerdeki yerel derinlik haritalarının verilerinden yararlanılarak türetilmiştir. Yukarıdaki açıklamalardan anlaşılacağı üzere 17 Ağustos 1999 depreminde en az iki fay segmanı yenilmiştir. Doğudaki segman Gölyaka nın yakın doğusu ile Akyazı nın doğusunda, Camili köyü arasında yer almaktadır. Bu segmanın, yüzeyde uzun süre izlediği Aksu çayının adı ile anılması uygun gözükmektedir. Akyazı nın yakın doğusundan başlayarak, batıya, Hersek diline kadar uzanan fayın da tek bir segmandan oluştuğu görülmektedir. Bu segman için çeşitli adlar kullanılmışsa da, 17 Ağustos depremi ile, bir anlamda, özdeşleşen ve fayın belirgin bir parçasını barındıran Gölcük ün adının bu segman için, genellikle, yeğlendiği görülmektedir. Gölcük segmanının Çınarcık dolayına kadar devam mı ettiği, yoksa Hersek dilinin batısında ayrı bir segmanın mı yer aldığı sorusu kesin bir şekilde yanıtlanamamaktadır. Artçı depremlerin dizilimi de, en azından bu aşamada, bu konudaki belirsizliği çözecek ayrıntıya sahip değildir. Ana Fay Dışındaki Yüzey Kırıkları 17 Ağustos 1999 depreminde, ana fayın dışında da, bir bölümü ona çok yakın veya bitişik, bir bölümü de uzakta olmak üzere, yüzey kırıkları gelişmiştir. Bunlardan en çok ilgi çekmiş olanı, Gölcük ün doğu bitişiğinde yer alan ve Batak burnu olarak tanınan bölgede, deniz kıyısından başlayarak güneydoğu yönünde 3,5km kadar uzanmaktadır. Yüzey kırığı, bu bölgede tümüyle ufak bir derenin, ufak boyuttaki alüvyon deltasının üzerinde yer almaktadır. Kırığın, doğu ucunda, Pliyosen çökellerini sınırlayan bir fay ile bağlantı kurduğu görülmektedir. Bu fay üzerinde herhangibir yüzey kırığı meydana gelmemiştir. Delta üzerindeki yüzey kırığının oluşumu, ana faya yakınlığı nedeniyle, tetiklenerek, çok sınırlı miktarda hareket eden, bu yan fayın, gevşek ve kalın alüvyon sahası aracılığı ile, ana fayla bağlantı kurmuş olmasıyla açıklanabilir. Bu yan fay, Marmara çöküntüsünün oluşumu aşamasında gelişmiş olup, günümüzdeki etkinlikleri çok düşük olan, çok sayıdaki, normal-eğim-atımlı faylardan birisidir. Şiddetli yer hareketine bağlı olarak, gevşek alüvyon prizmasında gelişmiş olması doğal olan çökel sıkılaşması sonucunda, bu yüzey kırığında önemli ölçüde düşey atım izlenmektedir. Benzer, ancak çok daha sınırlı boyutta bir yüzey kırığı, ana faydan yaklaşık üç kilometre uzakta, kabaca ona koşut bir konumda olmak üzere, Yalova ile Hersek dili arasında yer alan, Çatal burunda gelişmiştir. Bu kırığın da, kuvvetli yer hareketlerinin, kalın alüvyon dolgunun çok değişken iç yapısına bağlı olarak, farklı zemin davranışlarına yol açmış olmasıyla açıklanması olanaklıdır. Diğer bir yüzey kırığı ana faydan altı kilometre uzaklıkta, İzmit körfezinin kuzey kesiminde, Derince yerleşim bölgesinin kuzey sınırında yer almaktadır. Bu kırık Çene deresinin eski alüvyon konisi üzerinde, ancak, koninin iç sınırını oluşturan ve koni oluşumu öncesinde, Marmara çukurluğunun oluşumu aşamasında etkin olduğu anlaşılan, Paleozoyik yaşta birimleri sınırlayacak şekilde bir yamaç oluşmasına yol açmış olan bir fay ile ilişkili gözükmektedir. Ancak, bu kırığın oluşumu için söz konusu fayda tetiklenme ile bir hareketin meydana gelmiş olması, kanımızca, şart değildir. Birkaç santimetrelik ötelenmeler gösteren ve 200m kadar izlenebilen bu kırığın, kalın alüvyon prizmasının sert Paleozoyik kaya gurubu ile yanyana gelmiş olmasına bağlı olarak, bu kütlelerin kuvvetli yer hareketleri karşısındaki büyük davranış farklılıklarından kaynaklanmış olma olasılığı da söz konusudur. Tetiklenmiş fay hareketine bağlı olarak gelişmiş olan yüzey kırıklarının bir diğer örneği, Hendek in üç kilometre kadar kuzeybatısında yer alan, Kazimiye köyünde meydana gelmiştir (Şekil 1). Üzerinde yer alan üç evin yıkılmasına yol açmış olan bu kırık 1300m kadar izlenebilmektedir. Kabaca doğu-batı doğrultusunda uzanan bu kırıkda bazı kesimlerde sıkışma, bazı kesimlerde ise sağ-yanal hareketi gösterecek düzende

5 yamulmalar görülmüştür. Kırık boyunca hareketin en belirgin olduğu kesim bir sırtın subölümü bölgesinde yer almaktadır. Sırtın dikçe eğimli ve yaygın heyelanlı olan kuzey yamacında da bazı heyelanların depreme bağlı olarak küçük ölçüde yeniden etkinlik kazanmış oldukları görülmektedir. Yamulmanın en belirgin olduğu bölgede yaşayan kişilerin anlatımlarına göre, evlerde burkulma hareketlerine ve zeminde yamulmalara yol açan hareketler Kocaeli depreminin ana şoku sırasında meydana gelmiştir. Bu kırığın, Hendek-Adapazarı depremi olarak da bilinen, 20 Haziran 1943 depremine yol açtığı düşünülen fay ile bağlantılı olma olasılığı vardır. Söz konusu, 1943 depreminin merkezüstünün yeri tartışmalı olduğu için, bu konuda kesin bir kanı belirtmek olanağı yoktur. Ancak, Pliyosen çökelleri ile dolu olan çöküntü havzasının kuzey sınır faylarının yeraldığı bu bölgede, söz konusu yüzey kırığının da bu faylardan birisi ile ilişkili olma olasılığı yüksektir. Yüzey kırığının ana şok süresi içinde meydana gelmiş olması, bu kırık oluşumunun, buradaki faylardan birisinde yeni bir hareketden çok, 1943 depremi sırasında geçici olarak güçlenmiş olan zayıf Pliyosen çökellerinde aktarılamadan kalmış olan elastik deformasyonun serbestlemesine bağlı olabileceğini düşündürmektedir. Bu nitelikteki bir elastik deformasyonun, 1943 depreminden bu yana, artçı-kayma mekanizması ile serbestleyememiş olan bölümünün, 17 Ağustos 1999 ana şokuna bağlı kuvvetli yer hareketleri nedeniyle serbestlemiş olması olasıdır. Ancak, ana şoka bağlı olarak aktarılan gerilime kabaca dik bir konumda olan bu fayda, gözenek basıncının ani olarak yükselmiş, ve bunun sonuncunda zayıflayan fayın sınırlı ölçüde hareket etmiş olma olasılıkları da, tümüyle, göz ardı edilemez. 17 Ağustos depreminin tetiklemesi ile oluşan fay hareketlerine bağlı diğer bir önemli yüzey kırığı Düzce ovasının güneybatı köşesinde yer almaktadır. Şekil 1 üzerinde işaretlenmiş olan bu kırık Düzce fayının batı ucuna karşılık gelmektedir. Düzce depremine yol açmış olan fay sisteminin, Efteni kaplıcalarından başlayarak batıya doğru uzanan, yaklaşık 7km uzunluğundaki, Taşlık segmanının 17 Ağustos depremi sırasında tetiklenmiş olduğu anlaşılmaktadır. Bu segman Aksu segmanının doğu ucu ile aşmalı bir konumda, yaklaşık olarak onun bir kilometre güneyinde yer almaktadır. DÜZCE DEPREMİ YÜZEY KIRIKLARI Düzce depremi sırasında Düzce ovasının güney sınırı dolayında, batı uçtan doğu uca uzanan belirgin yüzey kırığı gelişmiştir (Şekil 3). Bu kırığın dört fay segmanına ait olduğu söylenebilir. Batıdan doğuya doğru bu segmanlar, Taşlık segmanı, Efteni segmanı, Dağdibi segmanı ve Kaynaşlı segmanlı olarak adlandırılabilir. 12 Kasım Düzce depreminin odağı Dağdibi segmanında, bu segmanın batı ucu dolayında, yer almaktadır. Yüzey kırığı sisteminin batı sınırı konusunda araştırmacıların arasında genel bir görüş birliği varsa da kırığın doğuda nerelere kadar devam ettiği konusu tartışmalıdır. Kırığın Bolu ovasının kuzeyindeki yamaçları izleyerek Devrek yönüne doğru uzanmış olabileceği olasılığı, bu kesimde fay bağlantılı yüzey kırığı görülmemiş olması nedeniyle zayıflamaktadır. Artçı depremlerin merkezüstlerinin dağılımı (Şekil 3) ise Düzce depreminde yenilmiş olabilecek en doğu fay segmanının doğu-kuzeydoğuya, Yığılca ya, doğru yönelmiş olduğunu göstermektedir. Bu fay parçasının Düzce depreminde yenilmemiş olup, tetikleme ile artçı depremler üretmekte olması olasılığı da vardır. Arazi gözlemlerimiz, yüzey kırığının, yapımı planlanmış otoyolun izleyeceği Asar suyu vadisinde, ve onun kuzeyinde yer alan, kabaca Asar suyu vadisine koşut, diğer bir vadi içinde saçaklanıp, belirginliğini kaybederek sonuçlanmakta olduğunu göstermektedir.

6 Şekil Kasım 1999 Düzce depreminde meydana gelmiş olan yüzey kırıkları. Bu kırıklar kırmızı renkte gösterilmiştir. 17 Ağustos kırığının doğu uç kesimi de yeşil renk ile işaretlenmiştir. 12 Kasım 1999 Düzce kırığının batı uç segmanında 17 Ağustos depremi sırasında da yüzey kırığı oluşmuştur. Doğuda, belirgin yüzey kırığının izlenebildiği son noktanın doğusundaki bölgede, meydana gelmiş olan artçı-depremlerin merkezüstleri ufak daireler ile gösterilmektedir. Öte yandan, Düzce depreminin ana şokunun odak mekanizma çözümlemeleri (H. Karabulut; sözlü görüşme) ilgili fay düzleminin kabaca kuzeye doğru derecelik bir eğime sahip bulunduğunu, ancak düşey atım bileşeninin düşük olduğunu göstermektedir. Artçı-depremlerin merkezüstlerinin de ana şoku üretmiş olan fay düzleminin eğimi ile tutarlı olarak yüzey kırığından uzakta, kuzeyde, yer almakta oldukları görülmektedir. Yüzey kırığına çok yakın konumdaki merkezüstlerinin çok az sayıda olması da, ana fay düzleminin eğimli olması ve beş kilometreden sığ derinliklerde artçı-depremlerin ender olarak meydana gelmiş olmaları (Seeber vd., 2000) ile açıklanabilir. Düzce depreminin artçılarından, yüzey kırığının görülebilmiş olduğu en doğu noktanın doğusunda yer alamış olanlar (Özalaybey vd., 2000) Şekil 3 üzerinde işaretlenmiştir. O bölgedeki artçıdeprem merkezüstleri kuşağında herhangibir diri fayın varlığına işaret edecek hiçbir morfolojik ve jeolojik veri yoktur. Bu kuşağın 5-6 km kadar güneyinde ise büyük bir ters-fay cephesi yer almaktadır. Söz konusu ters-fayın dahil olduğu ters-fay zonunun günümüzde etkin olmadığı bilinmektedir. Bu durumda, 12 Kasım ana şoku da dahil olmak üzere, sismik etkinliğin, söz konusu ters-fay düzlemlerinin, veya bu niteliklerdeki çok sayıda düzlemin birbirleri ile kesişerek oluşturdukları zayıf zonların, doğrultu atımı baskın bir hareket için kullanılmaları ile açıklanması olasılığı doğmaktadır. Ancak, bu durumda, Düzce ovasının güneyi boyunca uzanmakta olan diri fay sisteminin, çok belirgin olarak doğrultu-atım morfolojisine sahip olup, ters-fay morfolojisi taşımaması açıklanması gereken bir durum oluşturmaktadır. Çok paralanmış olabilecek ve/veya kalın ve zayıf iç-yapıda olistostrom birimleri içerebilecek olan eski bir ters-fay zonunun, yüzeye komşu kesimlerde, düşey bir konum kazanmış olması şeklinde bir açıklama önerilebilir. Öte yandan, ana şokun 15 km dolayında bir derinlikte meydana gelmiş olduğunun önerilmekte olması, ters faylı sığ bir tektonik düzenin Düzce fayı ile ilgili gözlemleri açıklamakta yeterli olmayacağını düşündürmektedir. Örtülü bir kenet kuşağı içinde yer alan, dik eğimli büyük bir fayın, yüzeye yakın kesimlerde, ters faylı sığ bir tektonik dilim ile ilişki kurmuş olması bir çözüm olarak önerilebilir. Artçı-depremlerden elde edilebilecek çok sayıdaki odak konumlaması ve fay düzlemi çözümü ile bu sorunun aydınlatılabileceği umulur. KOCAELİ VE DÜZCE DEPREMLERİ YÜZEY KIRIKLARININ HOLOSEN DEPREMLERİNE AİT İZLER İLE İLİŞKİLERİ 1999 Kocaeli ve Düzce depremlerinin yüzey kırıkları, büyük bir bölümü sahada rahatlıkla izlenebilen, eski depremlere ait yüzey kırıklarını ve diğer fay kökenli morfolojik öğeleri izlemiştir. Düzce ovasının batısı ile Çınarcık arasındaki bölgenin ayrıntılı incelenmesi, bu bölgede, 17 Ağustos da oynamış olanın dışında büyük bir diri fayın yer almadığını göstermektedir. Kocaeli bölgesi için 17 Ağustos 1999 depremi öncesinde önerilmiş olan ve büyük faylar da içeren çeşitli diri fay modellerinde (Şaroğlu vd., 1992; Barka, 1997) yer alan büyük fayların büyük bir bölümünün diri olmadığı, bir bölümünün ise ancak çok uzun yinelenme sürelerine sahip oldukları anlaşılmaktadır. Bölgede geçmişte de yıkıcı olmuş olan depremlerin 17 Ağustos depremi ile aynı fayda meydana

7 gelmiş oldukları, ve o depremlerde de günümüzdekilere çok benzer yüzey kırıklarının gelişmiş olduğu, morfolojik özelliklerden, belli olmaktadır. 17 Ağustos kırığının pek çok yerde, önceden tarafımızdan belirlenmiş olan eski izleri izlemiş olması bu doğrultudaki görüşlerin önemli desteklerinden birisidir. Sakarya ırmağının doğusunda, 17 Ağustos kırığının röliyefsiz bir alüvyon düzlüğünü izlemekte olduğu kesimde de benzer bir durum söz konusudur. Bu kesimde, 17 Ağustos kırığı, çevresine göre daha yüksek oranda su bulundurduğu için, bölgenin hava fotoğraflarında açık gri tonlu alüvyon alanında, daha koyu renkli çizgiler olarak beliren eski kırıkları izlemiştir. Bu niteliklerdeki eski kırık izleri bazı kesimlerde birkaç yüz metrelik bir kuşak içinde birbirine koşut, birkaç kırığın varlığını göstermektedir. Bu durumlarda 17 Ağustos kırığı genellikle bu kırıklardan birisini izlemiş, bazı yerlerde de söz konusu kuşak içinde yeni bir iz oluşmuştur. Kalın bir gevşek gereç örtüsünün varlığı, yüzey kırığının bu davranışını açıklamak için yeterli olmaktadır. Kanımızca asıl önemli olan yüzey kırığının günümüzde en belirgin olarak geliştiği ve atım miktarlarının fazla olduğu yerlerin, morfolojik yapıların büyük eski atımlara işaret ettiği yerlerle genel bir uyum içinde olmasıdır. Morfolojik ifadenin belirgin olmadığı kesimlerde 17 Ağustos kırığı da genellikle ya hiç gelişmemiş, ya da ufak atımlarla sınırlı kalmıştır. Bu özellik Düzce 12 Kasım kırığında da çok belirgindir. Bu özelliğine ek olarak, Düzce kırığının, doğuda, 12 Kasım 1999 öncesinde, gerek hava fotoğraflarında, gerekse arazi incelemelerinde eski depremlere ait kırıkların izlerinin belirsizleştiği bölgede sona ermiş olması da dikkat çekicidir. Düzce ovasının 1977 yılında hazırlanmış olan diri fay haritasında Düzce fayının, 12 Kasım 1999 yüzey kırığının sonuçlanmış olduğu yere kadar çizilebilmiş olması da (Orkan vd., 1977) bu yönde güçlü bir kanıt oluşturmaktadır. Düzce fayında, bu fayda meydana gelmiş olan 12 Kasım 1999 depreminde ve eski depremlerde, belirli bölgelerde büyük atımların, diğer bölgelerde ise küçük atımların gelişmekte olması ve yüzey kırığının başka bir segman ile bağlantı kurulamayan bir bölgede ve, morfolojik ifadelere göre, sürekli olarak aynı yerde sönmekte olması, karakteristik deprem üretme özelliğini çağrıştırmaktadır. Bu karakteristik deprem üretme özelliğinin, büyüklük-oluş sayısı ilişkisi ve paleosismolojik yöntemler uygulanarak yapılacak araştırmalar ile kesinleşebileceğini düşünmekteyiz. Bilindiği üzere, karakteristik deprem üreten fay kesimlerinin, mekanik zorunluluk nedeniyle, zaman içinde, bu nitelikleri değişmek durumundadır. Morfolojik ifadesine bakılırsa, Düzce fayı gibi, en azından birkaç yüz bin yıldan bu yana etkin olan bir fayın, uzun süre karakteristik deprem üretegelmiş olma olasılığı zayıftır. Ancak, hiç değilse, Holosen boyunca karakteristik deprem üretmekte olduğu söylenebilir. Bu aşamada, bir hipotez olarak, Düzce fayının geçmişte Elmalık üzerinden geçen bir fay ile Bolu ovası ile bağlantı kurmuş olduğu, bu bağlantının devre dışında bırakılması sonunda günümüzdeki yeni düzenine girmiş olduğu, ancak bu düzenini de çok uzun süre sürdüremeyeceği söylenebilir. Çünkü görüldüğü üzere bu sistem Mengen vadisi ile bağlantı kurmamaktadır. 12 Kasım depreminin artçılarının dağılım örneği bu yönde bir yoruma yatkındır. MARMARA DENİZİ BÖLGESİNDEKİ DİRİ FAYLAR 17 Ağustos 1999 depremine yol açmış ve Holosen de o bölgedeki büyük depremleri üretmiş olan, yakın jeolojik gelecekte de o bölge için en büyük sismik tehlikeyi oluşturan fay sisteminin genel özelliklerinin, Marmara denizi bölgesindeki diğer diri büyük fayların konumlarını tartışmakta kullanılabilecek veriler sağlaması beklenir. Bu fay sistemi, Marmara denizi havzasına benzeyen bir çöküntü havzasını izlemesine karşın, bu çöküntünün oluşmasından sorumlu olan havza kenar faylarından tümüyle bağımsız bir konumdadır. Havza kenar fayları önemsenebilecek Holosen hareketleri yansıtmamaktadırlar ve 17 Ağustos depreminde de etkin olmamışlardır. Bu havzayı bir tipik çek-ayır mekanizması (Aydın ve Nur, 1982) ile oluşturmak için gerekli yerlerde ve gerekli özelliklerdeki faylar yoktur. Kanımızca, aynı durum Marmara denizi bölgesi için de geçerlidir. Marmara denizi de çek-ayır kökenli değildir (Arpat ve Şentürk, 2000). En son 1912 depremine yol açmış olan Gaziköy fayının uzandığı Saros körfezi ve daha batıdaki Kuzey Ege Çukurluğu da, ana çizgileri ile, sağ-yanal bir fay sisteminin oluşturamayacağı özelliklere sahipdir (Arpat ve Şentürk, 2000). Bu gözlemler doğrultu atımlı büyük fay sisteminin Marmara çukurluğunun oluşumundan sorumlu olmadığı, fay sisyteminin bu bölgeye çöküntü havzası oluştuktan sonra girmiş olduğu sonucuna götürmektedir. Çöküntü havzasını oluşturan büyük normal-eğim-atımlı havza kenarı faylarının birbirlerine yaklaştıkları ve bu yerel genişlemeye yol açan daha derin kökenli bir kaynağın yer alabileceği zayıf kuşak doğrultu atımlı sistemin yerleşmesi için uygun ortamı sağlamış olmalıdır. Arpat ve Şentürk (2000) e göre, bu durumda, doğrultu atımlı sistemin Marmara çukurluklarının yaklaşık eksen bölgelerini izlemekte olması yüksek bir olasılıktır. Böyle bir konumdaki fayın dikçe açılar ile kesmesi gereken Marmara sırtlarında batimetrik haritalara yansımış belirgin ötelenmelerin görülmemekte olması ise (Şekil 4) doğrultu atımlı fay sisteminin Marmara çukurlukları bölgesine son 100 bin yıl veya ona yakın bir süre önce girmiş olduğunu düşündürmektedir (Arpat ve Şentürk, 2000). Seyir Hidrografi ve Oşinografi Dairesi (SHOD) nin verilerinden yararlanarak tarafımızdan konturlanan Marmara denizi derinlik haritasında, Marmara denizinin batı kesiminde, derin çukurların kenar bölgelerinde yer alan doğu-batı gidişli hendekler bu kesimdeki fay hakkında ipuçları vermektedir. Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü verileri kullanılarak hazırlanmış olan merkezüstü haritalarında (Gürbüz vd., 2000), batı Marmara da, doğu-batı

8 gidişli bir kuşak oluşturarak dizilen deprem merkezüstlerinin söz konusu hendekleri kapsayacak bir uzanım göstermekte olmaları da, Marmara nın batısında doğrultu atımlı ana fayın Marmara çukurluklarının kabaca eksen bölgelerini izlemesi yönündeki beklentimizi desteklemektedir. SHOD verilerine göre türetilmiş olan haritada (Şekil 4), batı Marmara nın tersine, doğu Marmara da, çöküntünün eksen kesimine yakın bir bölgeye, büyük bir doğrultu atımlı fayı yerleştirmeyi yönlendirecek morfolojik bir ipucu görülmemektedir. Haritanın duyarlılığının ufak boyutlardaki deniz tabanı şekillerini ortaya çıkartmak için yeterli olmadığı göz önüne alınırsa, bu durum bir sorun yaratmamaktadır. Öte yandan, 17 Ağustos 1999 depreminin güçlü artçılarından, doğu Marmara da, Çınarcık çukurluğunun eksen kuşağında yer alanların kaynak mekanizmaları çözümlerinin, bu eksen kuşağına koşut doğrultuya sahip, salt sağ-yanal hareketlere işaret etmekte olmaları (Örgülü ve Aktar, 2001), Marmara denizi bölgesinde, ana fayın çukurlukların eksenleri dolayında yerleşmiş olduğu görüşüne çok güçlü bir destek oluşturmaktadır. Şekil 4. Marmara denizi bölgesinde beklenen büyük doğrultu-atımlı fayların olası yerleri Kocaeli ve 1912 Gaziköy depremlerinin kırıkları da (deniz altında kalan kesimleri yorum ile belirlenerek) kırmızı renkte gösterilmiştir. Derinlikler haritası Seyir Hidrografi ve Oşinografi Dairesi nin derinlik değerleri kullanılarak hazırlanmıştır. SONUÇLAR VE TARTIŞMA 17 Ağustos, 1999 Kocaeli depremi, bölgedeki çöküntü havzalarını oluşturmuş bulunan normal-eğim-atımlı faylardan bağımsız olarak çalışan doğrultu atımlı bir fay sistemi üzerinde meydana gelmiştir. Bu fay sistemi genellikle havza kenarından uzakta, havzanın orta kesimleri dolayında yer almaktadır. Bu özelliği ile bu havzaya çöküntünün oluşma aşamasından sonra girmiş olduğu anlaşılmaktadır. Saha verileri, bazı araştırmacıların (örneğin, Lettis vd., 2000) 17 Ağustos yüzey kırığını, yerel çek-ayır bölgeleri oluşturacak bir şekilde canlandırma yönündeki çabalarını desteklememektedir. Gerek Marmara, gerekse, Saros ve Kuzey Ege Çukurluğu da çek-ayır mekanizmasının özelliklerini yansıtmamaktadır. Günümüzde Marmara havzasında yer alması kaçınılmaz olan büyük bir doğrultu atımlı fay sisteminin bu havzanın oluşumundan sorumlu olmadığı anlaşılmaktadır. Bu fay sistemi, bu havzaya çöküntünün büyük ölçüde oluşmasından sonra girmiş olmalıdır. Bu özelliği ile bu fay sisteminin, çöküntü sisteminin, çevresine göre göreceli olarak daha derin bir zayıflık bölgesi oluşturma ve derin zayıflık bölgeleri ile bağlantılı olma olasılığı yüksek olan eksen bölgesine yerleşmesi beklenir. Bu yaklaşım, Marmara denizi bölgesindeki büyük doğrultu-atımlı fayların Marmara çukurluklarının eksen bölgelerinde yer almakta oldukları bir modeli ön plana çıkartmaktadır. Batı Marmara da gerek deniz tabanı morfolojisi, gerekse merkezüstlerinin oluşturduğu örnek böyle bir modelin geçerliliğine işaret etmektedir. Deniz tabanı morfolojisinin belirgin bir ipucu sağlamadığı doğu Marmara da ise 17 Ağustos 1999 depreminin artçılarının kaynak mekanizmaları önemli veriler sağlamıştır. Bu kesimde doğu Marmara çukurluğunun (Çınarcık çukurluğu) eksen bölgesine rastlayan güçlü artçı depremlerin, çöküntü ekseni doğrultusunda baskın sağ-yanal hareketlere işaret etmeleri doğrultu atımlı ana fayın doğu Marmara da da çöküntünün eksen kesimine yerleşmiş olma olasılığının yüksek olduğunu göstermektedir. Doğu Marmara ve Batı Marmara fayları olarak adlandırılabilecek bu fayların, Marmara denizinin deprem tehlikesi bakımından en önemli fayları olduğu, havza kenarını oluşturan normal-eğim-atım özellikli büyük fayların ise orta büyüklüklerde depremler üretebileceği söylenebilir. Gerek 1999 Düzce, gerekse 1999 Kocaeli depremlerinin, aynı bölgelerdeki önceki büyük depremlerle aynı yerlerde ve benzer parametrelere sahip olarak meydana gelmiş oldukları anlaşılmaktadır. Bu bölgeler için geleceğe yönelik sismik risk hesaplarında bu özelliğin gözetilmesi gerekir. Özellikle Adapazarı, Akyazı

9 bölgelerinde, ana doğrultu-atımlı faylara ek olarak normal-eğim-atımlı fayların da deprem üretmesi beklenir. Ancak bu depremlerin büyüklüklerinin 1999 depremlerinin büyüklüklerine yaklaşması çok uzak bir olasılıktır. KAYNAKLAR Arpat, E. ve Şentürk, K.,2000. Marmara denizinin gelişimi. Marmara denizi 2000 sempozyumu bildiriler kitabı,11-12 Kasım 2000, İstanbul; Öztürk, B., Kadıoğlu, M. ve Öztürk, H. (eds), Türk Deniz Araştırmaları Vakfı yayın no 5, Aydın, A. ve Nur, A., Evolution of pull-apart basins and their scale independence. Tectonics, v.1, Barka, A., 1997, Neotectonics of the Marmara region. Active tectonics of NW Anatolia The Marmara poly-project, Schindler, C. and Pfister, M. (eds), VDF, ETH Zurich, Bouchon, M., Toksöz, N., Karabulut, H., Bouin, M-P., Dietrich, M., Aktar, M. ve Edie, M., Seismic imaging of the 1999 İzmit (Turkey) rupture inferred from the near-fault recordings. Geophys. Res. Lett. 27, Gürbüz, C., Aktar, M., Eyidoğan, H., Cisternas, A., Haessler, H., Barka, A., Ergin, M., Türkelli, N., Polat, O., Üçer, S.B., Kuleli, S., Barış, S., Kaypak, B., Bekler, T., Zor, E., Biçmen, F. ve Yörük, A., The seismotectonics of the Marmara region (Turkey): results from a microseismic experiment. Tectonophysics, 316, Ito, A., Üçer, B., Şerif, B., Honkura, Y., Nakamura, A., Kono, T., Pektaş, R., Komut, T., Hasegawa, A. ve Işıkara, A., Preliminary report on the aftershocks of 1999 İzmit earthquake, Turkey, reveled from microearthquake observations. The 1999 İzmit and Düzce earthquakes: preliminary results, A. Barka, Ö. Kozacı, S. Akyüz ve E. Altunel (eds), İ.T.Ü., Lettis, W., Bachhuber, J., Barka, A., Witter, R. ve Brankman, C., Surface fault rupture and segmentation during the Kocaeli earthquake. The 1999 İzmit and Düzce earthquakes: preliminary results, A. Barka, Ö. Kozacı, S. Akyüz ve E. Altunel (eds), İ.T.Ü., Orkan, İ.N., Aktimur, H.T., Sungur, G. ve Işıklar, İ.S., Ankara-İstanbul otoyol güzergahı Boludağı geçişi ve Hendek dolayı jeoloji incelemesi. MTA rapor, Örgülü, G. ve Aktar, M., Regional moment tensor inversion for strong aftershocks of August 17, 1999 İzmit earthquake (M w =7.4). Geophys. Res. Lett. 28, Özalaybey, S., Aktar, M., Ergin, M., Karabulut, H. ve Bouchon, M., Aftershocks studies following recent earthquakes in Turkey. XXVII General Assembly European Seismological Comission. Sept Seeber, L., Armbruster, J.G., Özer, N., Aktar, M., Barış, Ş., Okaya, D., Ben-Zion, Y. ve Field, N., The 1999 earthquake sequence along the North Anatolian transform at the juncture between the two main ruptures. The 1999 İzmit and Düzce earthquakes: preliminary results, A. Barka, Ö. Kozacı, S. Akyüz ve E. Altunel (eds), İ.T.Ü., Şaroğlu, F., Emre, Ö. ve Kuşçu, İ., Türkiye diri fay haritası, MTA, Ankara. Wright, T., Fielding, E., Parson, B., England, P. ve Haynes, M., Source parameters of the 17 August 1999 İzmit earthquake from SAR interferometry. The 1999 İzmit and Düzce earthquakes: preliminary results, A. Barka, Ö. Kozacı, S. Akyüz ve E. Altunel (eds), İ.T.Ü.,