2011 VAN DEPREMLERİ SONRASI BÖLGENİN GNSS HIZLARI THE GNSS VELOCITIES OF THE REGION AFTER THE 2011 EARTHQUAKES

Transkript

1 ÖZET: 2011 VAN DEPREMLERİ SONRASI BÖLGENİN GNSS HIZLARI İ. Tiryakioğlu 1,2, M.A. Uğur 1,4, M. Yilmaz 1, Ç. Özkaymak 2,3, H. Yavaşoğlu 4 1 Afyon Kocatepe Üniversitesi, Harita Mühendisliği Bölümü, Afyon 2 Afyon Kocatepe Üniversitesi, Deprem Uygulama ve Araştırma Merkezi, Afyon 3 Afyon Kocatepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Afyon 4 İstanbul Teknik Üniversitesi, Geomatik Mühendisliği Bölümü, Maslak/İstanbul maliugur@aku.edu.tr Doğu Anadolu, hızlı deformasyon ve yoğun daralma alanlarından en iyi örneklerden biridir. Bölgede son olarak, 23 Ekim 2011 günü dış merkezi Tabanlı-Van olan (Mw:7.2) ve 9 Kasım 2011 günü Van-Edremit merkezli (Mw:5.6), iki farklı deprem meydana gelmiştir ve bu dikkate değer sismik olaylar bölgenin aktif bir tektonik yapıya sahip olduğunun kantıdır. Bu bölgedeki deprem döngüsünün belirlenmesi, jeodezi ve sismik deformasyonların gözlemlenmesi, tehlike değerlendirmeleri için çok önemlidir. Bu çalışmada bölgede bulunan CORS-TR sabit GNSS istasyonlarının Deprem sonrası deformasyonunu belirlemek için yılları arası yaklaşık 1100 günlük dönem GAMIT programı ile değerlendirilmiştir. Avrasya plakası sabit olarak elde edilen koordinatlar zaman serileri ile analiz edilmiştir. VAAN istasyonun deprem sonrası zaman serisi incelendiğinde bunun lineer bir fonksiyon olmadığı görülmüştür. Ayrıca bölgede deprem sonrası deformasyonun deprem merkezine yakın noktalarda devam ettiği görülmüştür. ANAHTAR KELİMELER: Van Depremi, Zaman Serisi, GNSS, CORS-TR ABSTRACT: THE GNSS VELOCITIES OF THE REGION AFTER THE 2011 EARTHQUAKES The eastern Anatolia provides one of the best examples of an area of rapid deformation and intense contraction. The latest evidence of the active tectonism in the region is revealed by two remarkable seismic events; Van Tabanli (Mw 7.2, October 23, 2011) and Van-Edremit (Mw 5.6, November 9, 2011) earthquakes. The determination of the earthquake cycle and observation of geodetic and seismic deformation in this region are very important to hazard assessments. In this study, approximately 1100 daily data from 2012 to 2015 was obtained from CORS-TR stations and evaluated using the GAMIT/GLOBK software to determine the postseismic deformations. The coordinates of the stations relative to the Eurasian plate were analyzed using time series. According to the time series analysis, the post-seismic deformation of the VAAN station did not show any linear trends. According to the observations, the post-seismic deformations have been in progress at the stations close to the epicenter of the earthquakes. KEYWORDS: Van Earthquakes, Time Series, GNSS, CORS-TR

2 1. GİRİŞ Doğu Anadolu Sıkışma Bölgesi, orta Miyosen'den beri yaklaşık K-G yönlü sıkışmalı neotektonik rejimin egemen olduğu ve kıta-kıta birleşmesinin en iyi gözlendiği alanlardan birisidir (Bozkurt, 2001; Özkaymak et al., 2011; Sengor and Kidd, 1979; Şaroğlu and Yılmaz, 1986). Arap Plakası nın Avrasya Plakası ile çarpışarak kenet oluşturduğu, Bitlis-Zagros Bindirme Kuşağı nın hemen kuzeyinde yer alan Van Gölü Havzası, tarihsel dönemden günümüze değin yıkıcı depremlerin etkisinde kalmıştır (Ambraseys and Finkel, 1995). Bölgede son olarak, 23 Ekim 2011 günü dış merkezi Tabanlı-Van olan (Mw:7.2) ve 9 Kasım 2011 günü Van-Edremit merkezli (Mw:5.6), iki farklı deprem meydana gelmiştir (Şekil 1) (USGS 2011). Ulusal-uluslararası sismoloji istasyonlarına göre, Tabanlı-Van depremi, 70 km uzunluğundaki K70ºD/35º KB konumlu ters-bindirme fayı üzerinde yaklaşık 16 km derinlikte 2 metrelik bir yer değiştirme nedeniyle oluşan kırılma sonucu gelişmiştir. Depremden sonra yapılan interferometri konulu In-SAR çalışmaları, depremi üreten fayın kuzeydeki tavan bloğunun topoğrafik olarak maksimum 80 cm yükseldiğine işaret etmektedir (Akyuz et al., 2011). Deprem sonrası bölgede yapılan jeolojik ve sismik jeomorfoloji çalışmaları da depremin, Van Fay Zonu (VFZ) olarak adlandırılan yaklaşık DKD-BGB gidişli ve kuzeye eğimli bindirme karakterli bir zondan kaynaklandığına işaret etmektedir (Şekil 1) (Akyuz et al., 2011; Emre et al., 2011; Özkaymak et al., 2011). İlk depremi üreten fayın taban bloğunda yeralan 9 Kasım 2011 depreminin odak mekanizması sonuçları ile bölgede yapılan jeolojik çalışmalar, ikinci depremi üreten mekanizmanın KD-GB uzanımlı sol yönlü doğrultu atımlı Edremit Fayı (EF) üzerinde gerçekleştiğine işaret etmektedir. Şekil 1. Van Gölü Havzası ve çevresinin ana tektonik yapılarını gösteren basitleştirilmiş jeoloji haritası (Özkaymak et al. 2011; Şenel 2002) Bölgede yapılan jeodezik çalışmalarda bölgenin tektoniğine ilişki çeşitli sonuçlar elde edilmiştir ( Reilinger et al., 2006). 23 ekim 2011 depreminden sonra bölgede CORS-TR istasyonları ile depremin atım miktarları ilişkin çalışmalar yapılmıştır. Ancak bu çalışmalar sadece deprem anı deformasyona odaklanmışlardır (Altiner et al., 2013; Yildirim et al., 2014). Doğan et al de ise deprem sonrası kurulan GNSS ağı ile deprem sonrası deformasyon belirlenmiştir. Bu çalışmada bölgede bulunan sabit GNSS istasyonlarının zaman serileri yardımıyla (CORS-TR NETWORK) meydana gelen depremin deprem sonrası (Post sismik) hareketleri araştırılmıştır. Deprem sonrası dönem için deprem sonrası yılları arası veriler değerlendirilmiş ve zaman serileri elde edilmiştir. Zaman serileri

3 incelendiğinde bazı istasyonlarda (MALZ, MUUS, SIRN ve HAKK) lokal hareketlerin olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca bölgede deprem merkez üssüne yakın noktalarda deprem sonrası deformasyonun devam ettiği görülmüştür. 2. YAPILAN ÇALIŞMALAR Çalışma kapsamında bölgede bulunan 21 adet CORS TR istasyonunun sonrası davranışları incelenmiştir GNSS ağının yapısı Çalışma kapsamında bölgede bulunan 21 adet CORS TR istasyonunun sonrası davranışları incelenmiştir. Sürekli Gözlem Yapan GPS İstasyonları Ağı (CORSTR/ TUSAGA Aktif) İstanbul Kültür Üniversitesi yürütücülüğünde Tapu ve Kadastro Genel Müdürlüğü ve Harita Genel Komutanlığının müşterek müşteri olarak yer aldığı TÜBİTAK destekli Kamu ARGE projesidir. Proje Mayıs 2006 tarihinde başlamış ve Mayıs 2009 tarihinde tamamlanarak sistem faaliyete geçmiştir. Bu ağda KKTC dahil olmak üzere 147 sabit referans istasyonu ve projeye katılan kurumlarda birer kontrol merkezi kurulmuştur. Projenin temel amacı, tüm ülke genelinde milimetre mertebesinde tektonik hareketleri belirlemek ve izlemek, üretilen gerçek zamanlı kinematik (RTK) verileri ile gerçek zamanlı olarak santimetre mertebesinde konum belirlemeye imkan sağlamak ve ED50ITRF koordinat sistemleri arasındaki dönüşüm parametrelerinin belirlenmesidir. Sistem yapısı itibari ile şemsiye proje niteliğinde olan bu proje, CBS ve askeri amaçlı uygulama alanlarından navigasyon uygulamalarına, atmosfer araştırmalarına ve hava tahminlerine kadar birçok kazanımlar sağlamaktadır (Uzel et al., 2013). Van Depremlerine odak mekanizmalarının bulunduğu yere 300 km çapında 21 adet CORS-TR GNSS noktası vardır (Şekil 2). Bu istasyonlardan her iki depremin merkez üssüne en yakın istasyon VAAN (yaklaşık 21 km) ve en uzak istasyon ise ARDH istasyonudur (yaklaşık 275 km). Şekil 2. GNSS ağ yapısı

4 2.2. GNSS verilerin değerlendirilmesi ve deprem sonrası hızların elde edilmesi GNSS verilerinin değerlendirilmesi, MIT tarafından geliştirilen GAMIT (GPS Analysis Massachussets Institute of Technology)/GLOBK (GLOBal Kalman) yazılım takımı kullanılarak yapılmıştır. Değerlendirmede GAMIT/GLOBK yazılımı değerlendirme stratejileri Tablo 1 de anlatılmıştır. Tablo 1. GAMIT değerlendirme stratejisi Değerlendirme Stratejisi Veri Toplama Aralığı 15 saniye Uydu Yükseklik Açısı 10 o Yörünge Bilgisi IGS-F Anten Faz Merkezi Bilgisi Yüksekliğe Bağlı Model Yer Dönme Parametre Bilgisi USNO_bull_b Çözüm İçin İterasyon Sayısı 4 Kullanılan Troposfer Model Sastamoinen öncül (2 saat aralıklı hesaplandı) Taşıyıcı Dalga Faz Belirsizliği Çözümü İyonosferden Bağımsız (Ionosphere-free) Hız kestirimleri için GAMIT çözümlerinden sonra GLOBK çözümleri yapılmıştır. GLOBK çözümleri için en önemli aşama stabilizasyon çalışmaları aşamadır. Global stabilizasyonda GAMIT adımında değerlendirmeye katılan IGS istasyonlarından uygun olanları stabilizasyon işlemi için kullanılmalıdır (Tablo 2). Bu nedenle GAMIT adımında IGS istasyonlarının seçimi önemlidir. Bu proje çalışmasında Anadolu plakası merkez olacak şekilde yaklaşık 1000 km çapında bulunan 16 IGS istasyonundan zaman serileri istikrarlı olan (yatay konum için wrms değeri 1-2 mm, nrms değeri 1 mm) 14 istasyonun kullanılması öngörülmüştür. Değerlendirmede gerçekleştirilen 4 iteratif çözüm sonucunda en iyi sonuç veren noktalar stabilizasyon için kullanılmıştır. Tablo 2. Değerlendirme için kullanılan IGS istasyonları Nokta Adı Şehir/Ülke Nokta Adı Şehir/Ülke MATE Matera, İtalya ZECK Zelenchukskaya Rusya NICO Nicosia, Güney Kıbrıs SOFI Sofya Bulgaristan NSSP Yerevan, Ermenistan ISTA İstanbul Türkiye MERS Mersin Türkiye GLSV Kiev Ukrayna CRAO Simeiz Ukrayna RAMO Mitzpe Ramon Israil TEHN Tahran İran BUCU Bükreş Romanya ANKR Ankara Türkiye TELA Telaviv İsrail LAUG Lübnan KUVT Kuveyt GLOBK stabilizasyon sonrası hesaplanan hız değerlerinin post RMS değerleri 1 mm/yıl altında, Avrasya plakası için 0.2 mm/yıl olarak elde edilmiştir. Değerlendirmeler sonucundan Avrasya plakası sabit kabul edilerek elde edilen hız değerleri Şekil 3 de verilmiştir. Şekil 3 incelendiğinde MALZ, MUUS SIRN ve HAKK noktalarının diğer noktalardan farklı olarak hareket ettiği görülmüştür. Yapılan analizlerde MALZ ve MUUS istasyonlarının zaman serilerinde ani dalgalanmalar tespit edilmiştir (Şekil 4). Bu iki noktanın zaman serileri incelendiğinde, daha önceki bölümde anlatılan lineer ve yıllık, yarıyıllık ve mevsimlik periyodik hareketlerin daha büyük olduğu görülmüştür. Bunun sebebinin mevsim ve yağışlara göre yeraltı su seviyelerindeki değişim kaynaklı olabileceği düşünülmektedir. HAKK ve

5 SIRN noktasının ise zaman serilerinde bir bozukluk olmamasına rağmen bölgenin tektonik yapısına aykırı davrandığı görülmüştür. Bu nedeninin bu noktalarda meydana gelen lokal bir deformasyon olduğu düşünülmektedir. Şekil 3. Avrasya sabit elde edilen hızlar Şekil 4. MALZ ve MUUS istasyonlarının zaman serileri.

6 Deprem sonrası deformasyonu belirlemek için depremden sonraki yılları arası 1100 günlük dönem GAMIT programı ile değerlendirilmiştir. Avrasya plakası sabit olarak elde edilen koordinatlar zaman serileri ile analiz edildi. VAAN istasyonun deprem sonrası zaman serisi incelendiğinde bunun lineer bir fonksiyon olmadığı görülmüştür. Mega bindirme depreminden sonraki zaman serileri doğrusal bir fonksiyon ile uyuşmaz. Sürekli VAAN GNSS istasyonu zaman serileri, ayrıca bir logaritmik gevşetme fonksiyonuyla karakterizedir (Şekil 5). Satirapod et al. (2008) ve Marone et al. (1991) tarafından sunulan bir logaritmik bozulma fonksiyonunun, post-sismik zaman serilerini daha tanımlamaktadır. Şekil 5. VAAN istasyonunu deprem sonrası hareketi Yıllara göre elde edilen hız kombinasyonları üretilerek bölgede deprem sonrası hareketin devam edip etmediğine incelenmiştir (Şekil 6). Bütün hız kombinasyonlar için elde edilen hız doğrulukları 1mm/yıl dan daha düşüktür. Şekil 6 de siyah oklar Şekil 3 den elde edilen deprem öncesi hızlardır. Depremden hemen sonraki yılı deprem sonrası hızları incelendiğinde deprem merkez üssüne en yakın VAAN noktasında deprem öncesi hızdan çok farklı olarak GB yönünde 131 ± 1 mm dir. Yine deprem merkez üssüne yakın olan MURA ve AGRD istasyonları da yine deprem öncesi hızlarla çok farklı olarak GD yönünde hareket etmektedir. BASK, CATK, TVAN, SIRT, OZAL ve HINI istasyonlarında deprem önce ve sonrası hızların yönleri birbirine çok yakın iken deprem sonrası hızlarda bir artış olduğu görülmüştür. Deprem merkez üssünden uzaklaştıkça SIRN, MIDY, BTMN, SIRT noktalarında ise deprem sonrası hızlar deprem öncesi hızlar neredeyse birbirine eşittir. Deprem sonrası VAAN istasyonunun yaklaşık 10 km yeri değiştirilerek VAN1 adını almıştır. VAN1 noktasında VAAN noktası gibi taban blok üzerindedir yılı deprem sonrası hızları incelendiğinde VAN1 istasyonu deprem sonrası hızı, VAAN istasyonunun deprem öncesi hızından yaklaşık 26 mm daha fazladır. Ancak her ikisi de KB yönlüdür. MURA ve AGRD istasyonlarında GD yönünden Doğu yönüne dönerek hareket etmektedir. Bir önceki yıldan farklı olarak deprem sonrası hızlarda azalmalar meydana gelerek deprem öncesi hızlara yaklaşmışlarıdır yılları deprem sonrası hızları incelendiğinde VAN1 istasyonu deprem

7 sonrası hızı 6 mm azalmasına rağmen deprem öncesi hızından yaklaşık 20 mm daha fazladır. Yine deprem sonrası TVAN-TVA1 ve MURA-MUR1 istasyonu olarak yerleri değiştirilmiştir. VAN1, OZAL, BASK, CATK, MURA ve AGRD noktaları dışında kalan noktalarda deprem sonrası ile deprem öncesi hızlar arasında farkın kalmadığı görülmüştür. Ancak deprem merkez üssüne yakın olan noktalarda ise deprem sonrası hareket devam etmektedir (VAN1, BASK, CATK gibi) yılları deprem sonrası hızları incelendiğinde deprem sonrası hareketin zaman içinde deprem öncesi harekete geçişi görünmektedir. 3. SONUÇLAR Şekil 6. Yıllara göre deprem sonrası hareket Bu çalışma kapsamında elde edilen bulgular maddeler halinde özetlenmiştir. Deprem sonrası deformasyon açısından, normalde ana şoktan sonra yer hareketi için ana fiziki mekanizmadır. Deformasyon haritaları oluşturmak ve zaman serilerindeki değişimleri hesaplamak için sürekli GNSS verilerini işlenmiştir. Ayrıca, elde sonuçlar Dogan et al. (2014) tarafından önerilen düşük açılı bir fayın potansiyel varlığını göstermektedir. Deprem sonrası verileri, , , ve dönemlerinde 4 period olarak işlendi (Şekil 2.11). Sismik-sonrası hareketin, ana darbeden etkilenen bölgede önemli bir sol-yanal atılımlı hareket içeren itme kaymasından oluşmaktadır. Post-sismik kaymanın hem sol-yanal ve itme bileşeneri, daha önceki çalışmaların sonuçlarıyla uyumludur (Dogan et al., 2014; Feng et al., 2014). Hızları farklı periodlardan elde edildiğinde, post-sismik deformasyonların farklı dönme bileşenlerine sahip olduğu tespit edilmiştir (Şekil 6). Özellikle IGIR, MURA ve AGRD istasyonları, dört periyot boyunca eşit olmayan rotasyonel deformasyona uğradığı görülmektedir. Depremden sonra stres bölgenin kuzey kesimine kaymış olabilir. Aynı yıl Edremit'te meydana gelen ikinci deprem bölgenin güneyindeki asismik deformasyonlar tarafından tetiklenmiş olabilir.

8 TEŞEKKÜR Bu çalışma AKU BAPK tarafından 13.FENBIL.038 proje numarası ile desteklenmiştir. KAYNAKLAR Akyuz, S., Zabci, C., & Sancar, T. (2011). Preliminary report on the 23 October 2011 Van earthquake. Istanbul: Faculty of Mines, Istanbul Technical University. Altiner, Y., Söhne, W., Güney, C., Perlt, J., Wang, R., & Muzli, M. (2013). A geodetic study of the 23 October 2011 Van, Turkey earthquake. Tectonophysics, 588, doi: /j.tecto Ambraseys, N. N., & Finkel, C. F. (1995). The Seismicity of Turkey and Adjacent Areas: A Historical Review, Eren Yayıncılık, Istanbul MS Eren. Bozkurt, E. (2001). Neotectonics of Turkey a synthesis. Geodinamica Acta, 14(1 3), doi: /S (01)01066-X Dogan, U., Demir, D. O., Cakir, Z., Ergintav, S., Ozener, H., Akoglu, A. M.,... Reilinger, R. (2014). Postseismic deformation following the Mw 7.2, 23 October 2011 Van earthquake (Turkey): Evidence for aseismic fault reactivation. Geophysical Research Letters, 41(7), doi: /2014gl Emre, Ö., Duman, T., Özalp, S., & Elmacı, H. (2011). 23 Ekim 2011 Van depremi saha gözlemleri ve kaynak faya ilişkin ön değerlendirmeler. (in Turkish) (Vol. 22). Ankara: General Directorate of Mineral Research & Exploration (MTA). Feng, W., Li, Z., Hoey, T., Zhang, Y., Wang, R., Samsonov, S.,... Xu, Z. (2014). Patterns and mechanisms of coseismic and postseismic slips of the 2011 M-w 7.1 Van (Turkey) earthquake revealed by multi-platform synthetic aperture radar interferometry. Tectonophysics, 632, doi: /j.tecto Marone, C. J., Scholtz, C. H., & Bilham, R. (1991). On the mechanics of earthquake afterslip. Journal of Geophysical Research-Solid Earth and Planets, 96(B5), doi: /91jb00275 Özkaymak, Ç., Sözbilir, H., Bozkurt, E., Dirik, K., Topal, T., Alan, H., & Çağlan, D. (2011). 23 Ekim 2011 Tabanlı-Van Depreminin Sismik Jeomorfolojisi ve Doğu Anadolu daki Aktif Tektonik Yapılarla Olan İlişkisi (Seismic Geomorphology of October 23, 2011 Tabanlı-Van Earthquake and Its Relation to Active Tectonics of East Anatolia). Journal of Geological Engineering, 35:2 (in Turkish). Reilinger, R., McClusky, S., Vernant, P., Lawrence, S., Ergintav, S., Cakmak, R.,... Karam, G. (2006). GPS constraints on continental deformation in the Africa-Arabia-Eurasia continental collision zone and implications for the dynamics of plate interactions. Journal of Geophysical Research-Solid Earth, 111(B5). doi: /2005jb Satirapod, C., Simons, W. J. F., & Promthong, C. (2008). Monitoring deformation of Thai geodetic network due to the 2004 Sumatra-Andaman and 2005 Nias earthquakes by GPS. Journal of Surveying Engineering-Asce, 134(3), doi: /(asce) (2008)134:3(83) Sengor, A. M. C., & Kidd, W. S. F. (1979). Post-collisional tectonics of the Turkish-Iranian plateau and a comparison with Tibet. Tectonophysics, 55(3-4), doi: / (79) Şaroğlu, F., & Yılmaz, Y. (1986). Doğu Anadolu'da neotektonik dönemdeki jeolojik evrim ve havza modelleri. MTA Dergisi / Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 107 (in Turkish). Uzel, T., Eren, K., Gulal, E., Tiryakioglu, I., Dindar, A. A., & Yilmaz, H. (2013). Monitoring the tectonic plate movements in Turkey based on the national continuous GNSS network. Arabian Journal of Geosciences, 6(9), doi: /s Yildirim, O., Yaprak, S., & Inal, C. (2014). Determination of 2011 Van/Turkey earthquake (M = 7.2) effects from measurements of CORS-TR network. Geomatics Natural Hazards & Risk, 5(2), doi: /