MEVCUT PALEOSİSMOLOJİK VERİLER IŞIĞINDA KUZEY ANADOLU FAY ZONU NUN DÜNÜ VE BUGÜNÜ Cengiz Zabcı 1, Erhan Altunel 2, H. Serdar Akyüz 3 1 Dr., İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fak., Jeoloji Müh. Bölümü, Ayazağa 2 Profesör, Eskişehir Osmangazi Üniversitesi, Mühendislik-Mimarlık Fak., Jeoloji Müh. Böl. Meşelik 3 Profesör, İstanbul Teknik Üniversitesi, Maden Fak., Jeoloji Müh. Bölümü, Ayazağa zabci@itu.edu.tr ÖZET: Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ), ülkemizin en önemli deprem kaynaklarından biridir. Fay zonunun 20.yy deprem aktivitesi 1000 km den fazla yüzey kırığına neden olmuş ve deprem aktivitesinde doğudan batıya doğru bir göç görülmektedir. 20.yy yüzey kırıklarının ayrıntılı çalışılması fay zonunun geometrisini ayrıntılı ortaya koymuştur ve zengin jeolojik ve tarihsel kayıtlar bu yapıyı aktif fayların çalışılması açısından bir çeşit laboratuvar kılmaktadır. Son 25 yılda yapılan paleosismolojik çalışmalar fay zonunun son 2000 yıllık davranışını anlamak için güvenilir veriler sunmaktadır. Mevcut verilerin değerlendirilmesi, fay zonu üzerinde son 1000 yılda 20.yy deprem göçüne benzer en az iki defa batıya doğru deprem göçü olduğunu göstermektedir. Diğer yandan paleosismolojik çalışmalar, batıda Gerede ile doğuda Erzincan arasında 1939, 1942, 1943 ve 1944 depremlerinde kırılan kısmın 17 Ağustos 1668 depreminde kırıldığını göstermektedir. Bugüne kadar elde edilen paleosismolojik veriler, Kuzey Anadolu Fayı nın doğrusal uzandığı kesimlerde benzer büyüklükte depremler ürettiğini ortaya koymaktadır. Halbuki, Niksar Havzası veya Marmara Denizi gibi, daha karmaşık kesimlerde fay zonu düzensiz davranış sergilemektedir. Ayrıntılı paleosismolojik çalışmalar KAFZ nun uzun dönem depremsellik özelliklerini ortaya koymak için önemli veriler sunmanın yanında mevcut deprem riskini değerlendirmeye önemli katkıda bulunmaktadır. ANAHTAR KELİMELER: Kuzey Anadolu Fay Zonu, Paleosismoloji, Deprem, Tarihsel deprem NEAR-PAST EARTHQUAKE ACTIVITY OF THE NORTH ANATOLIAN FAULT IN THE LOGHT OF EXISTING PALAEOSEISMIC STUDIES ABSTRACT: The North Anatolain Fault Zone (NAFZ) is one of the most important earthquake sources of Turkey and there are well-preserved geological records along the fault for its long-term earthquake activity. The 20th century earthquake activity of the fault migrated from east to west and ruptured more than 1000 km part of the zone. Studying surface ruptures of the 20th century earthquakes revealed the detail geometry of the fault and rich geological and historical records render this tectonic structure a sort of laboratory to study active faults. Palaeoseismological studies conducted in the last 25 years on the NAFZ provide reliable data for the behaviour of the fault zone in the last 2000 years. Examination of existing data shows that there were at least two westward migrating earthquake sequences similar to the 20th century earthquake activity in the last 1000 years. On the other hand, palaeoseismological data obtained from different locations suggests that the 17 August 1668 earthquake
ruptured the NAFZ from Gerede in west to almost Erzincan in east, which was ruptured separately during the 1939, 1942, 1943 and 1944 events. To date, the palaeoseismology indicates that the North Anatolian Fault tends to rupture with relatively similar magnitudes of coseismic slip along straight segments where there are no complex structural settings. However, in more complex regions (such as the Niksar pull-apart basin or the Sea of Marmara) the pattern of coseismic slip for each palaeoseismic event tends to be irregular and the timing of earthquake recurrence less consistent. Detail palaeoseismological investigations provide vital input for characterising the long-term seismic threat of the NAF and for contributing to current assessments of its immediate hazard potential. KEYWORDS: North Anatolian Fault, Palaeoseismology, Earthquake, Historical earthquake Avrasya, Arabistan ve Afrika levhalarının arasındaki göreceli hareket Doğu Akdeniz in karmaşık tektonik yapbozunu oluşturur. Bu yap-boz içerisinde Anadolu, Miyosen den beri gerçekleştirdiği batı yönlü hareketi sırasıyla kuzey ve doğu sınırlarını oluşturan Kuzey Anadolu (KAMZ) ve Doğu Anadolu (DAMZ) makaslama zonları boyunca gerçekleştirir (Şekil 1). Doğuda Doğu Anadolu Yüksek Platosu, batıda ise Ege Denizi arasında yaklaşık 1600 km uzunluğa sahip olan KAMZ ve onun en büyük unsuru olan Kuzey Anadolu Fayı (Şengör ve diğ., 2005), Türkiye nin en önemli deprem kaynağını oluşturur. Doğu kesimlerinde göreceli olarak daha dar bir deformasyon zonuna sahip olan bu fay, batıya gidildikçe, üzerine yerleştiği Tetis yığışım prizmasına paralel olarak özelikle Marmara Bölgesi nde en geniş yayılıma kavuşur. Bu aynı zamanda, Bolu batısında fayın iki ana kola ayrılması ile (kuzey ve güney kollar) dikkati çeker. Fayın batı kesimlerinde gerçekleştirdiği bu dallanma, toplam yamulmanın paylaşımına başka bir deyişle daha karmaşık bir deprem tarihçesinin gerçekleşmesine yol açmıştır.
Şekil 1. Anadolu ve çevresinin ana tektonik elemanları (Akyüz ve diğ., 2006; Avagyan ve diğ., 2010; Duman ve Emre, 2013; Elitez ve diğ., 2016; Koçyiğit ve Beyhan, 1998; Le Pichon ve diğ., 1995; Şaroğlu ve diğ., 1992; Şengör ve diğ., 1985; Şengör ve diğ., 2014 den basitleştirilerek çizilmiştir). Kırmızı ile gölgelendirilmiş alan Tetis yığışım karmaşığının dağılımın alanını gösterir (Şengör ve Zabcı, baskıda). KAMZ Kuzey Anadolu Makaslama Zonu, CT Kıbrıs Hendeği KAF boyunca, fayın uzun dönem deprem aktivitesine ait zengin jeolojik kayıtlar bulunmaktadır. Bu tektonik hat üzerinde 20. yy'da yüzey kırığı oluşturan ve doğudan batıya doğru birbirlerini tetikleyerek meydana gelen depremler sırasında fayın 1000 km den fazla bir kısmı kırılmıştır (Şekil 2). Bu depremler sayesinde oldukça ayrıntılı olarak kayıt atına alınan fay geometrisi ve Doğu Akdeniz in zengin deprem kayıtları KAF ı, fayların deprem davranışının incelenmesi açısından eşsiz bir açık hava laboratuvarına dönüştürmüştür. KAF üzerinde yaklaşık son 25 yıldır gerçekleştirilen çok sayıda paleosismoloji çalışması, fayın özellikle son iki bin yıllık etkinliğine ışık tutmaktadır. Bu zaman dilimi içerisinde, paleosismolojik verinin mekânsal ve zamansal açıdan daha zengin veri sunduğu son bin yıllık dönem, yirminci yüzyılda gerçekleşen ve komşu fayların sırasıyla doğudan batıya doğru kırıldığı deprem davranışına benzer en az iki deprem serisinin daha meydana geldiğini göstermektedir. Farklı bölgelerden elde edilen paleosismolojik hendek kayıtlarına göre, KAF ın yirminci yüzyılda 1939, 1942, 1943 ve 1944 depremlerinin ayrı ayrı gerçekleştiği fay parçalarının, bir önceki deprem serisinde büyük bir kısmı, 17 Ağustos 1668 Büyük Anadolu depremi ile tek bir seferde kırılmıştır (Fraser ve diğ., 2012; Hubert- Ferrari ve diğ., 2012; Kondo ve diğ., 2009; Zabcı ve diğ., 2011). Mevcut paleosismolojik çalışmalar, KAF ın uzanımının doğrusal olduğu yerlerde benzer büyüklükte depremlerin ve benzer miktarda yer değiştirmelerin meydana geldiğine, ancak fay geometrisinin sıçramalar veya büklümler yaptığı karmaşık kesimlerinde (örneğin Marmara Denizi veya Niksar Havzası gibi) ise depremlerin belirli bir düzen içinde oluşmadığına işaret eder. Bu tip bir geometrik karmaşıklık, açılmalı bir sıçramanın doğu komşusu olan Yedisu Segmenti, KAF üzerinde görülen sismik boşluklardan birini oluşturur. En son MS. 1784 te kırılan bu fay parçası, 20. yüzyıl deprem silsilesinden etkilenmemiştir. Sınırlı sayıda paleosismoloji çalışması fayın bu kesiminin ortalama 200 yılda bir deprem yarattığını (Okumura ve diğ., 1994), daha hassas olmak gerekirse en son 1784, 1583 ve tarihsel kayıtlara göre büyük ihtimalle 1482 yıllarında yüzey kırığı oluşturan bir deprem kümeleşmesine maruz kaldığına işaret eder (Zabcı ve diğ., 2017). KAF ın paleosismolojik geçmişinin daha ayrıntılı belgelenmesi, sadece bu fayın üzerinde 20. yüzyılda kırılmayan Marmara ve Yedisu sismik boşluğu gibi tehlikelerin değil, aynı zamanda bu fayın yakın gelecekte ortaya koyabileceği maksimum tehlikenin daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır.
Şekil 2. Kuzey Anadolu Fayı boyunca yirminci yüzyılda meydana gelen depremler (Barka ve diğ., 2002). KAF ın geometrisi Barka ve Kadinsky-Cade, 1988 e göre çizilmiştir. KAYNAKLAR Akyüz, H.S., Altunel, E., Karabacak, V., Yalçıner, C.Ç., 2006. Historical earthquake activity of the northern part of the Dead Sea fault zone, southern Turkey. Tectonophysics 426, 281-293. Avagyan, A., Sosson, M., Karakhanian, A., Philip, H., Rebai, S., Rolland, Y., Melkonyan, R., Davtyan, V., 2010. Recent tectonic stress evolution in the Lesser Caucasus and adjacent regions. Geological Society, London, Special Publications 340, 393-408. Barka, A., et al. (2002), The surface rupture and slip distribution of the 17 August 1999 İzmit earthquake (M 7.4), North Anatolian Fault, Bulletin of the Seismological Society of America, 92, 43-60. Barka, A. A., and K. Kadinsky-Cade (1988), Strike-Slip Fault Geometry in Turkey and Its Influence on Earthquake Activity, Tectonics, 7(3), 663-684. Duman, T.Y., Emre, Ö., 2013. The East Anatolian Fault: geometry, segmentation and jog characteristics. Geological Society, London, Special Publications 372. Elitez, İ., Yaltırak, C., Aktuğ, B., 2016. Extensional and compressional regime driven left-lateral shear in southwestern Anatolia (eastern Mediterranean): The Burdur-Fethiye Shear Zone. Tectonophysics 688, 26-35. Fraser, J. G., A. Hubert Ferrari, K. Verbeeck, D. Garcia-Moreno, U. Avşar, N. Maricq, A. Coudijzer, N. Vlamynck, and K. Venneste (2012), A 3000-year record of surface-rupturing earthquakes at Günalan: variable fault-rupture lengths along the 1939 Erzincan earthquake-rupture segment of the North Anatolian Fault, Turkey, Annals of Geophysics, 55(5), 895-927. Hubert Ferrari, A., U. Avşar, M. El Ouahabi, G. Lepoint, P. Martinez, and N. Fagel (2012), Paleoseismic record obtained by coring a sag-pond along the North Anatolian Fault (Turkey), Annals of Geophysics, 55(5), 929-953.
Koçyiğit, A., Beyhan, A., 1998. A new intracontinental transcurrent structure: the Central Anatolian Fault Zone, Turkey. Tectonophysics 284, 317-336. Kondo, H., A. Kürçer, S. Özalp, and Ö. Emre (2009), Non-characteristic recurrence behavior on the 1942 Niksar-Erbaa earthquake rupture along the North Anatolian fault system, Turkey, paper presented at EGU General Assembly - Geophysical Research Abstracts, Vienna. Le Pichon, X., Chamot-Rooke, N., Lallemant, S., Noomen, R., Veis, G., 1995. Geodetic determination of the kinematics of central Greece with respect to Europe: Implications for eastern Mediterranean tectonics. Journal of Geophysical Research: Solid Earth 100, 12675-12690. Okumura, K., T. Yoshioka, İ. Kuşçu, T. Nakamura, and Y. Suzuki (1994), Recent Surface Faulting on the North Anatolian Fault East of Erzincan Basin, Turkey - a trenching survey paper presented at Summaries of Researches using AMS at Nagoya University. Şaroğlu, F., Emre, Ö., Kuşçu, İ., 1992. Türkiye Diri Fay Haritasi (Active Faut Map of Turkey), scale 1:2000000, one sheet. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara. Şengör, A.M.C., Görür, N., Şaroğlu, F., 1985. Strike-slip faulting and related basin formation in zones of tectonic escape: Turkey as a case study, in: Biddle, K.T., Christie-Blick, N. (Eds.), Strike-slip Deformation, Basin Formation, and Sedimentation, Soc. Econ. Paleontol. Spec. Publ. Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Oklahoma, pp. 227-264. Şengör, A. M. C., O. Tüysüz, C. İmren, M. Sakınç, H. Eyidoğan, N. Görür, X. Le Pichon, and C. Rangin (2005), The North Anatolian Fault: A New Look, Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 33, 37-112. Şengör, A.M.C., Grall, C., İmren, C., Le Pichon, X., Görür, N., Henry, P., Karabulut, H., Siyako, M., 2014. The geometry of the North Anatolian transform fault in the Sea of Marmara and its temporal evolution: implications for the development of intracontinental transform faults1. Canadian Journal of Earth Sciences 51, 222-242. Şengör, A.M.C., Zabcı, C., baskıda. The North Anatolian Fault and the North Anatolian Shear Zone, in: Kuzucuoğlu, C., Çiner, A., Kazancı, N. (Eds.), Landscapes and landforms of Turkey. Springer. Zabcı, C., H. S. Akyüz, V. Karabacak, T. Sançar, E. Altunel, H. Gürsoy, and O. Tatar (2011), Palaeoearthquakes on the Kelkit Valley Segment of the North Anatolian Fault, Turkey: Implications for the Surface Rupture of the Historical 17 August 1668 Earthquake, Turkish Journal of Earth Sciences, 20(4), 411-427. Zabcı, C., Akyüz, H.S., Sançar, T., 2017, Palaeoseismic history of the eastern part of the North Anatolian Fault (Erzincan, Turkey): Implications for the seismicity of the Yedisu Seismic Gap, Journal of Seismology