Jeofizik Müh. Bölümü, Sakarya Üniversitesi, Esentepe Kampüsü, Serdivan 2

Transkript

1 13 MART 1992 ERZİNCAN DEPREMİ (MW=6.8) İÇİN TELESİSMİK P VE SH DALGA ŞEKİLLERİNİN TERS ÇÖZÜMÜNDEN BULUNAN SONLU-FAY MODELİ A. ŞANLI 1, M. UTKUCU 2 ve H. YALÇIN 3 1 Jeofizik Müh. Bölümü, Sakarya Üniversitesi, Esentepe Kampüsü, Serdivan 2 Prof. Dr., Jeofizik Müh. Bölümü, Sakarya Üniversitesi, Esentepe Kampüsü, Serdivan 3 Arş. Gör., Jeofizik Müh. Bölümü, Sakarya Üniversitesi, Esentepe Kampüsü, Serdivan ÖZET: aslisanli4@gmail.com 13 Mart 1992 Erzincan depremi Kuzey Anadolu Fay Zonu nun Doğu Anadolu Fay Zonu ile birleştiği Karlıova Üçlü Eklemi yakınındaki bir segmentin üzerinde oluşmuştur. Deprem açık bir yüzey kırığı üretmediğinden kırılma uzanımı ve 1939 Erzincan depreminin doğu bitimi ile olan ilişkisi iyi anlaşılamamıştır. Bu çalışmada, geniş bant telesismik P ve SH dalga şekilleri depremin sonlu-fay özelliklerini bulmak için kullanılmıştır. Ters çözüm sonuçları kırılma düzlemi üzerinde üç pürüz yerini ve kırılmanın esas olarak güneydoğuya doğru, 1939 Erzincan Depremi Doğu kırılma bitiminden uzaklaşacak şekilde olduğunu ortaya çıkarmıştır. En büyük kayma genliği 1,3m olan bir pürüz odağın hemen Kuzeydoğu eğim yukarısında ve Erzincan şehir merkezinin altında belirlenmiştir. Ardından, kırılma sığ kesimlere ve güneydoğuya doğru yayılmıştır. Kayma genliği 1 m ve 0,8 m olan iki pürüz kırılmanın fay boyunca sığ kırılmayı teşkil etmektedir. Kırılma, Erzincan havzasını Kuzeyden sınırlayan Erzincan fay segmenti ile en son 1789 depreminde kırılan Yedisu fay segmenti arasındaki fay basamağında durmuş görünmektedir. Kuzeybatıda, en büyük kaymalı pürüz ile kayması azalan 1939 Erzincan depremi kırılmasının doğu bitimiyle örtüşmektedir. Kırılma modeli için hesaplanan toplam sismik moment 1x10 26 Nt m dir. ANAHTAR KELİMELER: 1992 Erzincan Depremi, Kuzey Anadolu Fayı, 1939 Erzincan Depremi, Doğu Türkiye A FINITE FAULT MODEL OF THE MARCH 13, 1992 ERZINCAN (MW=6.8) FROM THE INVER- SION OF TELESEISMIC P AND SH WAVEFORMS ABSTRACT: The March 13, 1992 Erzincan earthquake occurred along a segment of the North Anatolian Fault Zone in the Eastern Turkey, near the Karlıova Triple Junction where the fault joins with the East Anatolian Fault Zone. Since it produced no clear surface rupture its rupture extend and its relation with the eastern termini of the 1939 Erzincan earthquake rupture has not been well understood. In the present study, broadband teleseismic P and SH waveforms of the earthquake are utilised to obtain its finite-fault rupture characteristics. The inversion results revealed three asperity locations over the rupture plane and that the rupture is mainly toward SE or away from the eastern rupture termini of the 1939 Erzincan Earthquake. An asperities with a slip amplitude of 1,3 is located just updip NE of the hypocenter and under the Erzincan city centre. The rupture then propagated shallow subsurface and to the SE. Asperities with slip amplitudes of 1 m and and 0,8 m constitute the rupture of shallow subsurface along the fault. The rupture seems to stop at the fault step between Erzincan fault segment bounding the Erzincan Basin in the North and the Yedisu fault segment that last ruptured in the 1789 Earthquake. In the NW, the rupture of the largest slip asperity is overlapped by the eastern end of the 1939 Erzincan earthquake rupture with diminishing slip. The total seismic moment calculated for the rupture model is 1x10 26 Nt m. Keywords: 1992 Erzincan earthquake, North Anatolian Fault, 1939 Erzincan Earthquake, Eastern Turkey

2 GİRİŞ Türkiye nin tektonik özellikleri Avrasya Levhası na göre Arap ve Afrika levhalarının hareketleriyle şekillenmiştir (Şekil 1) (Reilinger vd. 2006). Arada kalan Anadolu Levhası batıya doğru hızlanarak ve saat yönünün tersinde dönerek hareket etmektedir. Küresel olarak bilinen iki önemli kıtasal transform fay zonu olan Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) ve Doğu Anadolu Fay Zonu (DAFZ) bu batıya hareketi karşılamaktadır (Barka ve Kadinsky-Cade 1988; Şengör vd. 2005; Duman ve MTA (2012). KAFZ ve DAFZ, Karlıova Üçlü Eklemi (KÜE) olarak adlandırılan bir yerde birleşmektedir (Şekil 1). Bu çalışmanın konusunu oluşturan 13 Mart 1992 Erzincan Depremi bu iki kıtasal transformun birleştikleri Karlıova Üçlü Eklemi olarak bilinen yer civarında oluşmuştur (Şekil 1 ve 2). Şekil Mart 1992 Erzincan Depremi (Mw= 6.8) kaynak bölgesinin sismotektonik unsurlarını gösteren siyah yıldızlar ve siyah-beyaz toplar sırasıyla M 6.0 olan depremlerin episantrlarını ve mevcut kaynak mekanizma çözümlerini göstermektedir (MTA 2012). Dikdörtgen Şekil 2 de gösterilen harita alanını çevrelemektedir. KAFZ: Kuzey Anadolu fay Zonu, DAFZ: Doğu Anadolu Fay Zonu, MOFZ: Malatya-Ovacık Fay Zonu. 13 Mart 1992 Erzincan depremi (Ms=6.8) Erzincan Baseninin Kuzeyden sınırlayan ve Doğuda KAF nın Ovacık Fayı ile kesiştiği ve Yedisu fay segmenti nin başladığı yere kadar uzanan Erzincan Fay Segmenti (EFS) üzerindeki kırılma sonucu oluşmuştur (Şekil 1 ve 2) (Barka, 1993; Fuenzalida vd. 1997). Deprem sonucu 653 can kaybı ve ile arası yapı da hasar görmüştür (DAD 1993).Depremin ardından, özellikle EFS nin GD yarısı ve ötesinde yoğunlaşan bir artçı deprem etkinliği gözlenmiştir (Fuenzalida vd. 1997; Grosser vd. 1998; Kaypak ve Eyidoğan 2005). Yapılan Coulomb statik gerilme modellemeleri artçı depremlerin gözlenen bu uzaysal dağılımının GD da ki gerilme artış alanı ile uyumlu olduğunu göstermiştir (Nalbant vd. 1996; Utkucu vd. 2017). En büyük artçı deprem 15 Mart 1992 de meydana gelen Pülümür depremidir (Mw=5,8) Erzincan Depremi önemli ve devamlı bir yüzey kırığı üretmemiştir (Barka 1993; Fuenzalida vd.1997). Bununla birlikte yapılan arazi gözlemlerinde yüzey kırığı olarak Deprem sonrasında yapılan arazi çalışmalarında meydana gelen yüzey kırıklarından bir kısmı faylanma ile ilişkilendirilebilmiştir. Bu kırıklardan enechelon geometrili bazılarında sağ-yanal yer değiştirmeler gözlenmişse de bazı kırıklar boyunca herhangi bir

3 doğrultu atım ölçülememiştir Erzincan Depremi kırılması EFS nin batı ucunda kısmen 1939 Erzincan Depremi yüzey kırılması ile örtüşmektedir (Şekil 2). Şekil Mart 1992 Erzincan Depreminin ve en büyük artçısı 15 Mart 1992 Pülümür depremlerinin episantrlarını (sırasıyla beyaz ve siyah yıldızlar), Pınar vd. (1994) tarafından bulunan kaynak mekanizmalarını (siyah beyaz toplar) ve fayların uzanımlarını (MTA 2012) gösteren lokasyon haritası. Deprem sonrası haritalanan iyi gelişmemiş yüzey kırıkları kalın siyah çizgilerle belirtilmiştir. Artçı depremlerin yoğun (büyük kapalı eğri) gözlendiği alanlar çevrelenmiştir. Depremin çeşitli araştırmacılar ve sismoloji merkezlerince hesaplanan odak ve kaynak parametreleri Tablo 1 de verilmiştir. Yapılan çözümler deprem için KB-GD uzanımlı bir düzlem üzerinde sağ-yanal doğrultu atımlı faylanma önermektedir (Pınar vd ve Fuenzalida vd 1997). Bulunan bu çözümler gerek KAF nın bölgedeki uzanımı gerekse faylanma tipi ile uyumluk sergilemektedir. Dalga şekli modellemelerinden hesaplanan sismik momentler deprem için yaklaşık Mw=6,7 civarında bir moment büyüklüğü önermektedir. Bu çalışmada, 1992 Erzincan depreminin sonlu-fay kırılma özellikleri telesismik uzaklıklarda kayıt edilmiş genişbant dalga şekilleri kullanılarak incelenecek ve sonuçlar sismotektonik açıdan yorumlanacaktır. KULLANILAN VERİ 13 Mart 1992 Erzincan Depreminin sonlu-fay analizinde internet aracılığıyla IRIS GSN web sayfasından indirilen, telesismik uzaklıklarda kayıt edilmiş 13 P ve 8 SH geniş-bant dalga şekli kullanılmıştır Hz aralığında bant-geçişli filtrelenen veriler 1,0 sn zaman aralığıyla yeniden örneklenmiştir.1992 Erzincan Depreminin büyüklüğü ve sonlu-fay model parametrizasyonu dikkate alınarak, 35 sn lik bir zaman penceresi ters çözüm analizi için seçilmiştir.

4 Tablo Mart 1992 Erzincan Depreminin çeşitli araştırmacılar ve sismoloji merkezlerince hesaplanan odak ve kaynak parametreleri. Pınar vd. (1994) ile Fuenzalida vd (1997) nin depremi birden fazla şokla ya da alt olayla modellediğine dikkat ediniz. KRDAE: Kandilli Rasathanesi Deprem Araştırma Enstitüsü, GCMT: Global Centroid Moment Tensor; (F1997 ; Fuenzalida vd. (1997); P1994: Pınar vd. (1994)). KRDAE HARVARD GCMT Başlangıç 17:18:39 17:18:46 Zamanı Enlem ( o ) Boylam ( o ) Derinlik (km) 23 P Şok 2.Şok 3.Şok Toplam Tek Şok F Şok 2.Şok 3.Şok Doğrultu ( o ) Eğim ( o ) Kayma Açısı ( o ) Mo (x10 18 Ntm) Centroid Derinliği (km) Mw Şekil Mart 1992 Erzincan Depremi sonlu-fay ters çözümü için çalışmada tasarlanan nokta-kaynak gridi (R.N: Referans noktası). YÖNTEM Kikuchi vd. (2003) tarafından geliştirilmiş bir sonlu-fay ters çözüm yöntemi kullanılmıştır.13 Mart 1992 Erzincan depremi kırılmasını temsil için Şekil 3 de gösterilen nokta kaynak gridi tanımlanmıştır. Nokta-kaynak

5 gridi, doğrultu ve eğim boyunca 4 km aralıklarla yerleştirilmiş 12x5 nokta kaynaktan oluşmaktadır. Başlangıçta, nokta-kaynak gridinin doğrultusu 122 o, eğimi 81 o ve kayma açısı -175 o alınmıştır. Kayma açısının tanımlanan değerin ±45 o etrafında değişimine ters çözümde olanak tanınmıştır. Faylanma düzlemi odak konumu (Tablo 1) temel alınarak kaynak bölgesinde oturtulmuştur. Modellemede kırılma hızı 3.5 km/sn alınmış ve sentetik sismogramların hesaplanmasında Tablo 2 de verilen kabuksal hız modeli (Kaypak 2008) kullanılmıştır. Depreminin sonlu-fay ters çözümü analizinde 5 zaman penceresi kullanılmış ve her bir zaman penceresinde kayma yükselim zamanı (slip rise-time function) 0.4 sn yükselim ve düşüme sahip bir eşkenar üçgen ile temsil edilmiştir. Her bir zaman penceresi bir öncekinden 0.8 sn geciktirilmiş, böylece modellemede fay düzlemi üzerindeki her bir noktada toplam 4 sn lik bir yükselim zamanına olanak sağlanmıştır. Başlangıçta tanımlanan sonlu-fay modelinden hesaplanan sentetik sismogramların gözlenmiş verilere en iyi en iyi uyumu vermesini sağlayan kayma dağılımı en küçük kareler yöntemi ile bulunmaktadır. Tablo 2. Çalışmada, 13 Mart 1992 Erzincan Depremi sonlu-fay ters çözümünde kullanılan kabuksal hız modeli (Kaypak, 2008 den değiştirilmiştir). Kalınlık(km) Vp(km/sn) Vs(km/sn) Yoğunluk SONLU-FAY TERS ÇÖZÜM SONUÇLARI VE TARTIŞMA 13 Mart 1992 Erzincan Depremi için yapılan sonlu-fay ters çözümünde değişik model parametreleriyle birçok deneme yapılmış ve veriye en iyi uyumu veren parametrizasyon belirlenmiştir. Bir önceki bölümde verilen model parametrizasyonu çalışmada tercih edilen model parametrizasyonunu yansıtmaktadır. Tercih edilen bu çözüm sonucunda belirlenen kaynak (moment serbestlenme) zaman fonksiyonu, kayma dağılım modeli ve modelden hesaplanan yapay dalga şekillerinin gözlenmiş dalga şekilleri ile karşılaştırması Şekil 4 de verilmiştir. Çözüm için hesaplanan sismik moment 1.08x10 19 Nt m (Mw=6,6) ve ortalama kayma açısı ise -174 o dir. Şekil 4 de verilen kayma dağılım modeli deprem kırılmasının 3 fay pürüzünün yenilmesi ile kontrol edildiğini önermektedir. Odağa uzaklıklarına göre P1, P2 ve P3 olarak isimlendirilen bu fay pürüzlerinden en büyük kayma genliğine (128 cm) sahip olan P1 odağın yaklaşık 5 km eğim yukarısı ve kuzeybatısında 8 km derinlikte yerleşmiştir. P2 ve P3 pürüzleri yaklaşık 100 cm en büyük kaymalarıyla yer yüzeyine yakın yerleşmiş olup kırılmanın GD ya yayılmasını temsil etmektedirler.

6 P2 P3 P1 Şekil 4. Mart 1992 Erzincan Depremi için yapılan sonlu-fay ters çözüm denemelerinde veriye en iyi uyumu veren parametrizasyonla elde edilen sonuçlar. Sol üstte kaynak (moment serbestlenme) zaman fonksiyonu ve kaynak mekanizma çözümü, sol altta kayma dağılım modeli ve sağda bu modelden hesaplanan yapay dalga şekillerinin gözlenmiş dalga şekilleri ile karşılaştırması. Kayma konturları 25 cm aralıklarla çizilmiş olup kayma sıfırdan itibaren konturlanmıştır. Kırılma daha çok GD ya ilerlemiş (28 km) ve KB ya ise 10 km kadar ilerleyebilmiştir Erzincan depremi kırılması en son 1789 depreminde kırılan Yedisu fay segmenti ile EFS arasındaki fay basamağında durmuş görünmektedir. Bu bağlamda 26 Aralık 1939 ve 1992 Erzincan depremi kırılmaları ilişkisi de ilginç bir tartışma konusu olacaktır Erzincan Depremi 400 km uzunluğunda bir yüzey kırığı üretmiştir (Barka 1996). Yüzey kırığının EFS batı ucundan Erzincan şehir merkezine doğru 6,5m den 1m yi azalmakta ve sonlanmaktadır (Şekil 5) Erzincan Depremi kırılması tek taraflı olarak kuzey batıya ilerlemiş ve güney doğuya doğru EFS üzerinde pek ilerleyememiştir. Büyük olasılıkla 1992 Erzincan Depremi kırılmasına ait P1 pürüzü bir bariyer gibi davranarak kırılmanın bu istikamette ilerlemesi engellenmiştir. Bu durum fay zonu süreksizliklerinin deprem kırılmalarının yayılımındaki etkisini bir kez daha göstermiştir. SONUÇLAR Bu çalışmada, 1992 Erzincan Depreminin Sonlu-fay kırılma özellikleri telesismik uzaklıklarda kayıt edilmiş geniş-bant P ve SH dalga şekilleri kullanılarak incelenmiştir. Yapılan ters çözümler sonucunda tercih edilen sonlu-fay modelinden hesaplanan sismik moment 1.08x10 19 Nt m (Mw=6,6) ve ortalama kayma açısı ise o dir. Kayma dağılım modeli deprem kırılmasının 3 fay pürüzünün yenilmesi ile kontrol edildiğini önermektedir. Bu fay pürüzlerinden en büyük kayma genliğine (128 cm) sahip olanı odağın yaklaşık 5 km eğim yukarısı ve kuzeybatısında 8 km derinlikte yerleşmiştir. Diğer pürüzler yaklaşık 100 cm en büyük kaymalarıyla yer yüzeyine yakın yerleşmiş olup kırılmanın GD ya yayılmasını temsil etmektedirler. Kırılma daha çok tek taraflı GD ya doğru EFS üzerinde ilerlemiş ve en son 1789 depreminde kırılan Yedisu fay segmenti ile EFS nin yaptığı fay basamağında durmuştur. 26 Aralık 1939 Erzincan Depremi kırılması boyunca ölçülen ve

7 7 m ye varan yer değiştirmelerin EFS batı ucundan Erzincan şehir merkezine doğru azalıp sonlanması 1992 Erzincan Depremi kırılmasına ait en büyük pürüzün bir bariyer gibi davranmasıyla ilişkilendirilmiştir. Şekil 5.13 Mart 1992 Erzincan Depremi sonlu-fay modellemesinden belirlenen kayma dağılımının 26 Aralık 1939 Erzincan Depremi yüzey kırığı boyunca ölçülen yer değiştirme miktarları (Barka 1996) ile uzaysal karşılaştırması. Beyaz ve siyah yıldızlar sırasıyla 1992 Erzincan ve Pülümür depremleri dış merkez/odaklarını, kırmızı dikdörtgen sonlu-fay modellemesinde kullanılan temsili kırılma düzleminin yüzey iz düşümünü ve beyaz daire 1939 Erzincan depremini episantrını göstermektedir. KAYNAKLAR Barka, A. (1993). Erzincan baseni çevresinin tektoniği ve 13 Mart 1992 Depremi. 13 Mart 1992 Depremi İnşaat Mühendisleri Odası Yayını, Barka, A. A. (1996). Slip distribution along the North Anatolian Fault associated with the large earthquakes of the period 1939 to Bulletion of Seismological Society of America, 86 (5), Barka, A. A. and Kadinsky-Cade, K. (1988). Strike-slip fault geometry in Turkey and its influence on earthquake ac0tivity. DAD, (1993). 13 Mart 1992 Erzincan Depremi Raporu T.C Bayındırlık ve İskan Bakanlığı Afet İşleri Genel Müdürlüğü Deprem Araştırma Dairesi Ankara Haziran Fuenzalida, H., Dorbath, L., Cisternas, A., Eyidogan, H., Barka, A., Rivera, L.,... & Lyberis, N. (1997). Mechanism of the 1992 Erzincan earthquake and its aftershocks, tectonics of the Erzincan Basin and decoupling on the North Anatolian Fault. Geophysical Journal International, 129(1), 1-28.

8 Grosser, H., Baumbach, M., Berckhemer, H.,Baler,B., Karahan,A., Schelle,h., Krüger, F., Paulant,A., Mıchel,G., Demirtaş,R., Gencoğlu,s., ve Yılmaz, R.,(1998). The Erzincan (Turkey) earthquake (Ms=6.8) of March 13, 1992 and its aftershock sequence, Pure and Applied Geophysics, 152, Kaypak, B. (2008). Three dimensional VP and VP/VS structure of the upper crust in the Erzincan basin (eastern Turkey). Journal of Geophysical Research, 113, B07307, doi: /2006JB Kaypak, B., ve Eyidoğan, H., (2005). One-dimensional crustal structure of the Erzincan Basin, eastern Turkey and relocations of the 1992 Erzincan earthquake (Ms=6.8) aftershock sequence, Physics of the Earth and Planetary Science Letters, 151, Kikuchi, M., Nakamura, M. and Yoshikawa, K., (2003).Source rupture processes of the 1944 Tonankai earthquake and the 1945 Mikawa earthquake derived from lowgain seismograms, Earth Planets Space, 55, MTA, 2012, Türkiye Yenilenmiş Diri Fay Haritası, Nalbant, S.S., Barka, A.A. and Alptekin, Ö., (1996) Failure stress change caused by the 1992 Erzincan earthquake (Ms=6.8),, Geophysical Research Letters, Vol. 23, Pınar, A., Honkura, Y. and Kikuchi, M., (1994). Rupture process of the 1992 Erzincan earthquake and its implications for eastern Turkey, Geophysical Research Letters, 21(18), Reilinger, R., Mcclusky, S., Vernant, P., Lawrence, S., Ergintav, S., Cakmak, R., Ozener, H., Kadirov, F., Guliev, I., Stepanyan, R., Nadariya, M., Hahubia, G., Mahmoud, S., Sakr, K., Arrajehi, A., Filikov, S.V,. Gomez, F., Al-Ghazzi, R., Karam, G.,( 2006 )GPS Constraints on Continental Deformation in the Africa-Arabia- Eurasia continental collision zone and implications fort he Dynamics of plate interactions. Journal of Geophysical Research. 111(B5): Art.No.B05411 May 31, Şengör,A.M.C.,Görür,N., and Şaroğlu, F., (1985). Strike-slip faulting and related basin formation in zones of tectonic escape: Turkey as a case study. In: T.R. Biddle and N. Christie-Blick (Editors), Strike-slip Deformation, Basin Formation and Sedimentation. Soc. Eson. Paleontol. Mineral, Spec. Publ.,37: Utkucu, M., Durmuş, H. Nalbant, S.S. (2017) Stress history controls the spatial pattern of aftershocks:case studies from strike-slip earthquakes Int J Earth Sci (Geol Rundsch) DOI /s x