23 EKİM 2011 VAN DEPREMİ (Mw=7.1) VE ARTÇI DEPREM DAĞILIMI D. Kalafat 1, M. Suvarıklı 1, Z. Öğütcü 1, K. Kekovalı 1 ve Y. Güneş 1 1 Doktor, Ulusal Deprem İzleme Merkezi, Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve DAE., Çengelköy- İstanbul Email: kalafato@boun.edu.tr ÖZET: Van ve çevresi Arap Plakasının etkisi altında tektonik evrimini sürdürmektedir. Ancak bölgenin güncel bilgiler ışığında halen sismolojik anlamda eksikleri çok fazladır. Aletsel dönemde özellikle Varto, Hınıs ve Çaldıran kaynaklı önemli depremler bölge çevresinde etkili olmuş, ancak Van kaynaklı önemli büyüklükte bir deprem meydana gelmemiştir. 23 Ekim 2011 yerel saat ile 13:41 de aletsel dış merkezi Tabanlı-Hıdırköy Köyü yakınları, Moment Büyüklüğü Mw= 7.1 olan şiddetli bir deprem meydana gelmiştir. Özellikle deprem öncesi bölgede mevcut deprem istasyonlarının yeterli sayıda bulunmaması, meydana gelen depremlerin özelliklerini ortaya koyulmasında, bölgenin deprem riskinin değerlendirilmesinde ve mevcut diri fayların özellikleri gibi bilgilerin de eksikliğini ortaya koymuştur. 23 Ekim 2011 tarihinde meydana gelen depremden sonra bölgede 9 Kasım 2011 de yerel saat ile 21:23 te bölgede 2. büyük deprem (Mw=5.7) meydana gelmiştir. Deprem Edremit ilçesinde ve Van ilinde yıkıma ve can kaybına neden olmuştur. Depremler özellikle Van ve Erciş arasında, Van Gölü nün doğusu-erçek Gölü arasında ve Edremit civarında etkili olmuş, toplam 40 dan fazla köyde ağır hasar meydana gelmesine ve 664 vatandaşımız hayatını kaybetmesine neden olmuştır. Çalışma kapsamında deprem sonrası yerel bir sismik ağ kurulmuş ve bölgede meydana gelen önemli depremlerin kaynak mekanizmaları incelenmiştir. Faylanma analizi yapılan 7 önemli deprem (M 5.0) yaklaşık 6-16 km. derinlikleri arasında meydana gelmiş, bölgedeki depremlerin sığ odaklı olduğunu ve deprem üreten sismojenik zonun yaklaşık h 5-16 km. arasında olduğunu ortaya koymuştur. Depremin sismik momenti Mo=6.1149E+26 dyn.cm 2 olup, ana şoktan sonraki yaklaşık 2 aylık süre içerisinde (23 Ekim-31 Aralık 2011) 5128 artçı depremin çözümü yapılmıştır. Aynı zaman dilimi içerisinde büyüklükleri 4.0 M 6.0 olan toplam 115 adet deprem meydana gelmiştir. Depremin hızlı yapılan faylanma mekanizması çözümü 43.41 O Kuzey enlemi-38.72 O Doğu boylamları koordinatlarında kırılmanın başladığını göstermiştir. Depreme neden olan faylanma ters faylanma özelliği göstermekte olup, Kuzeye doğru dalımlı düzlem fay düzlemi olarak seçilmiştir. Artçı depremlerin dağılımı yaklaşık 70±10 km lik bir kırılmanın varlığını desteklemektedir. Artçı depremler yaklaşık 2300 km 2 lik bir alanda etkili olmuştur. Ana deprem esnasında tetiklenmiş kütle hareketi, kaya kopmaları, yerel sıvılaşmalar ve yüzey deformasyonları gözlenmiştir. Van depremi ve sonrasında meydana gelen önemli artçı depremlerin mekanizma çözümleri bölgenin sıkışma rejiminin etkisi altında bulunduğunu ve bu rejimin ürünü olan ters faylanmaların bölgenin güncel tektoniğinde etkili olduğunu göstermiştir. Yapılan faylanma ve gerilme analizi sonuçları depremlerin ağırlıklı olarak ters faylanma mekanizması ile meydana geldiğini ve bölgenin sıkışma rejimi etkisinde sismik etkinliğini sürdürdüğünü ortaya koymuştur. Gerilme analizi sonuçları bölgedeki hakim olan en büyük gerilme eksenlerinin genel doğrultusunun (P-şıkışma) K-G yönünde (KKB/GGD), ve (T-açılma) D- B (DKD-BGB) yönünde olduğunu göstermektedir. 1
Meydana gelen önemli depremlerin dağılımı ve artçı depremler D-B ve KD-GB gidişli fay parçalarının deprem etkinliğine sebep olduğunu ortaya koymaktadır. Meydana gelen depremler kullanılarak yapılan b-değeri analizi sonucu bölgede düşük b-değeri bulunmuştur. Van depremi bölgesel gerilmenin değişmesine neden olmuş, bu ise yöredeki aktif tali kırıkların tetiklenmesine ve kısa zaman aralıklarla kırılmasına neden olmuştur. 23 Ekim 2011 Van Depremi Güneydoğu Anadolu da günümüzdeki hakim sıkışma tektoniğinin ve bunun sonucu meydana gelen ters faylanmaların güzel bir örneğini oluşturmuştur. Bu çalışma Boğaziçi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri BAP 6671 Nolu proje kapsamında desteklenmiştir. ANAHTAR KELİMELER: Moment büyüklük, sığ odaklı, faylanma mekanizması, artçı deprem, gerilme analizi, b-değeri. 1. GİRİŞ 23 Ekim 2011 tarihinde meydana gelen Van Depremi ülkemizde deprem gerçeğini bir kez daha ortaya koymuştur. Deprem sonrası yerbilimleri açısından depremin özelliklerinin net ortaya koyulabilmesi gerek bölgenin tektonik evriminin ortaya konulmasında, gerekse tehlike analizlerinde çok önem arz etmektedir. Bu bağlamda büyük depremler sonrası sürecin çok hassas olarak izlenmesi gerekmektedir. Bu çalışma ile deprem sonrası meydana gelen artçı deprem etkinliğinin izlenmesi hedeflenmiştir. Bilindiği gibi ülkemiz özellikle 3 ana tektonik plaka arasında yer almaktadır. Bu plakalar Avrasya, Afrika ve Arap plakaları olup, Uydu Konum Belirleme Sistemleri (GPS) Arap plakasının yılda yaklaşık 1.7 cm. Anadolu yu kuzeye doğru ittiğini ve sıkıştırdığını göstermektedir. Buna bağlı olarak da Güneydoğu Anadolu sınırlarımız boyunca Bitlis Sütür Zonu diye tanımlanınan şıkışma tektoniğine bağlı olarak bindirme türü orojenik yapılar meydana gelmektedir. Bu hareketler aynı zamnada bölgede önemli miktarda deprem aktivitesine de yol açmaktadır. Bunlara yakın tarihimizde meydana gelmiş son depremler olan 6 Eylül 1975 Lice (Ms=6.6) ve 24 Kasım 1976 Çaldıran (Ms=7.5) Depremleri örnek olarak verilebilir. Van ve Çevresi Arap Plakasının etkisi altında tektonik evrimini sürdürmektedir. Ancak bölgenin güncel bilgiler ışığında halen sismolojik anlamda eksikleri çok fazladır. Özellikle bölgede mevcut deprem istasyonlarının yeterli sayıda bulunmaması, meydana gelen depremlerin özelliklerini ortaya koyulmasında, bölgenin deprem riskinin değerlendirilmesinde ve mevcut diri fayların özellikleri hakkında bilgilerin de eksikliğini ortaya koymuştur. Bu yüzden bölgenin kompleks deformasyon alanı olmasından dolayı çalışma kapsamında deprem öncesi bölgede mevcut olan deprem istasyonlarına ilave olarak geçici deprem istasyonları kurularak ve toplam 10 adet genişbantlı deprem istasyonu ile bölge hassas bir şekilde izlenmeye çalışılmıştır. Böylece özellikle deprem üreten kaynakların fiziksel özellikleri ortaya konulmaya çalışılarak, bunların bölgede çok karışık olan diri fay segmenleri ile ilişkileri ve bölgenin güncel tektonik gerilme özellikleri araştırılmıştır. Yeterli verisi bulunan depremlerin fay düzlemi/mt çözümleri ve bölgesel gerilme analizi yapılarak bölgenin deformasyon özellikleri, meydana gelen depremlerin hangi fay segmentinde meydana geldiği, fay özellikleri gibi bilgiler elde edilmesi hedeflenmiştir. 2
2. BÖLGENİN SİSMOTEKTONİK ÖZELLİKLERİ Doğu Anadolu bölgesi genel olarak Arap Tektonik Plakasının kuzeye doğru hareketine bağlı olarak yeni tektonik dönemde sıkışma ağırlıklı tektonik birimlerin yer aldığı bir alandır. Bölgenin kuzeyinde Doğu Anadolu Platosu yükselimini ve yığışım karmaşığını içerisinde barındırmaktadır, bu bağlamda çalışma alanı Türkiye nin tektonik açıdan önemli aktif bölgelerinden birini oluşturmaktadır. Şekil 1. Ana Tektonik yapılar, son yüzyılda meydana gelmiş büyük depremler (M>7.0) ve çalışma alanı Anadolu Plakasının Arap plakası ile güneydoğu sınırını ise Bitlis Bindirme Zonu oluşturmaktadır. Bu zon Orta- Miyosen de Arabistan plakası ile büyük ölçekte Avrasya plakasının çarpışmasının bir ürünüdür. Bu zonun genel doğrultusu doğu-batı olup, Doğu Toros dağlarının güney eteklerini izleyerek Maraş ve Adıyaman çevresinden, Diyarbakır-Cüngüş, Ergani-Lice-Kulp-Sason-Kozluk-Pervari den geçerek İran da Zağros a doğru, güney doğuya doğru uzanmaktadır. Aletsel dönemde (1900 sonrası) meydana gelen depremler bölgenin deprem riski açısından çok önemli olduğunu göstermiştir (Tablo 1). 28/04/1903 Ms= 6.3 Malazgirt ; 06/05/1930 Ms= 7.6 Salmas; 07/03/1966 Ms= 5.6 Varto-Hınıs; 19/08/1966 Ms= 6.5 Varto; 06/09/1975 Ms= 6.6 Lice; 24/11/1976 Ms= 7.5 Çaldıran; 15/11/2000 Ms= 5.4 Van; 25/01/2005 Ms= 5.6 Hakkari (Toksöz ve diğ, 1977; Ambraseys, 1988; Kalafat 1995). NO TARİH Tablo 1. Bölgede yakın tarihte meydana gelmiş büyük depremler Saat YER ŞİDDET MAG CAN HASARLI (T.S.) KAYBI BİNA 1 19.08.1966 14:22 Varto (MUŞ) IX 6.9 2396 20007 2 06.09.1975 12:20 Lice (DİYARBAKIR) VIII 6.6 2385 8149 3 24.11.1976 14:22 Çaldıran-Muradiye (VAN) IX 7.5 3840 9232 M S 3
2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı 24 Kasım 1976 Çaldıran-Muradiye Depremi (Ms=7.5) ülkemizde Van bölgesindeki aletsel dönemde meydana gelen en büyük deprem olup, yaklaşık 450 km. lik bir alanın yırtılmasına neden olmuştur. Şekil 2. Doğu Anadolu nun Genel Faylanma Karakteri, Stress Dağılımı ve Basit Deformasyon Özelliği (Kalafat ve diğ., 2012) Bölgede meydana gelen büyük depremlerin faylanma mekanizmaları bölgenin K-G hakim doğrultulu sıkışma rejimi içerisinde tektonik etkinliğini sürdürdüğünü göstermektedir. Yukarıdaki şeklin yan tarafında bölgenin nasıl bir gerilmeye bağlı deformasyon modeli içerisinde tektonik unsurları meydana getirdiğini ve bölgesel gerilme dağılımı (ϭ1=maksimum Sıkışma=P) göstermektedir (Şekil 2). Ketin, 1977 yılında Van Gölü nün doğu bölgesinde yaygın bir formasyon olan ofiyolitik karmaşığını ve bu karmaşık içinde yeralan metamorfik kayaç kütlelerinin durumları, bunların karşılıklı ilişkilerini birkaç noktada ayrıntılı olarak incelenmiştir. Çalışmasında II. Fay Zonu olarak tanımladığı zon ( 23 Ekim 2011 depreminin meydana geldiği zon) Van Gölü kıyısından başlıyarak Erçek Gölü nden ve Özalp'tan geçmekte, Kurucan yakınında Iran sınırına ulaşmaktadır. Erçek Gölü ile Özalp arasında ve İran'ın sınır bölgesinde doğrultu atımlı ve sağ yönlü faylanma hareketini belirleyen bazı kanıtlar da gözlenmiştir. Bölgedeki ofiyolitik karmaşık, metamorfik kütleler ve Permiyen kalkerleri - hepsi birden bir dalma-batma zonunda (subduction zone'da) oluşmuş ve gelişmiş bir "dalma-batma melanjı" durumunda olduğunu ifade etmiştir. Son yıllarda Doğu Anadolu da Van Gölü nün batısı ve kuzeybatısında yapılan en kapsamlı çalışma Sandovol ve diğ., 2003 tarafından yapılan ve Doğu Türkiye deki Sismik Deneyim-The Eastern Turkey Seismic Experiment (ETSE) başlığı altındaki çalışmadır. Bu çalışmada da belirtildiği gibi son 10-20 milyon yıl boyunca Türkiye ve Anadolu platosu 3 kıtasal plakanın (Anadolu, Arap ve Avrasya plakaları) tektonik sınırlarının oluşturur ve bu plakaların yakınsaması ile tarif edilmektedir. Bu tektonik çerçeve kıtasal çarpışmanın erken aşamasında ve onun sonuçları ile ilgili olarak Doğu Anadolu Platosu ve Bitlis kenet kuşağını mükemmel bir doğal laboratuar yapmıştır. 4
Doğu Anadolu Sismik Deneyiminin en önemli sonuçları günümüzde halen Arap ve Avrasya plakalarının çarpışmasının Doğu Anadolu da Doğu Anadolu Fay Zonu ve Bitlis süturu boyunca olmakta olduğunu ortaya koymuştur. Doğu Anadolu Sismik Deneyimi (ETSE) çalışması kapsamında Bitlis/Zagros Bindirme Zonu nun nasıl oluştuğu daha iyi anlaşılmasına yönelik olarak 29 geniş-bantlı (BB) istasyon kurulmuş böylece üst manto ve kabuk yapısı görüntüleme yoluyla Doğu Anadolu Fay Zonu (DAFZ) ve Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) boyunca kıtasal kaçışın doğal sürecini izlenmesi hedeflenmiştir. Ortalama 50 km. aralıklarla istasyon yerleştirilmiştir. Doğu Anadolu ETSE istasyon diziliminde batı kısmı, Anadolu bloğunun batıya kaçışının çok iyi bilinmekle birlikte doğu kısmı boyunca, ki bu bölge çok daha karmaşık deformasyon rejimi olan bir bölgeden geçmesi sağlanmıştır. Doğu Anadolu Yüksek Platosunun yaklaşık 2 km. yüksekliği aktif dağınık K-G yönlü kısalmayı ve yaygın Pliosen den günümüz volkanizmasını sergilemektedir. Bu yükseklik yaklaşık 55 km. lik bir kabuk kalınlığını şimdiye kadar düşündürmüştü. ETSE tarafından toplanan sismik veriler maksimum kabuk kalınlığının ancak 45-48 km olabileceğini göstermiştir (Zor ve diğ., 2003). Bölgesel sismik hız ve azalım çalışmaları tomografik modeller ile kombine edilmesi sonucu, Doğu Anadolu Yüksek platosunun büyük bir kısmının manto litosferinden mahrum olduğunu göstermiştir (Al-Lazki ve diğ., 2003; Gok ve diğ., 2003). Doğu Anadolu Yüksek platosu kalın bir kabuk tarafından değil, fakat sıcak manto tarafından da desteklenmektedir. ETSE sonuçları devam eden kıta-kıta çarpışmasında çoklu-disipliner araştırma ile iyi bir örnek oluşturmuştır. ETSE ile bölgede kaydedilen deprem miktarında artış sağlanmış, kurulan istasyonların katkısı ile daha hassas çözümler ve derinlik dağılımları bulunmuştur (Türkelli ve diğ., 2003). Sonuçlar Anadolu da üst kabuğun sadece sismojenik olduğunu ve deprem ürettiğini ortaya koymuştur. Gözlemler KAFZ nun güneydoğuya doğru devamı (Van Gölü ne doğru) ile Karlıova Üçlü Eklemi (KÜE) arasındaki devam eden bir sismik etkinliği ortaya koymuştur. Keza KAFZ nun Karlıova Üçlü Eklemi ve Van Gölü arasındaki zonda birçok doğrultu atımlı faylanma mekanizması bulunmuştur. ETSE sismik ağı sayesinde sismik deformasyonun bölgede devam ettiği, daha önceki bilimsel çalışmaların sonuçları iyileştirilerek bir kez daha ortaya konulmuştur, Örğülü ve diğ., 2003 te toplam bölgedeki 134 depremin mekanizma çözümlerini yapmıştır. Proje alanı ile ilgili olarak ters faylar sadece Avrasya-Arap plakası sınırının küçük bir bölümü boyunca Karklıova ekleminin güneybatısında Palu yakınlarında gözlenmiştir. Bunun dışında Van bölgesinde ETSE ve daha önce daha önceki çalışmalarda (Pınar ve diğ, 2007; Kalafat ve diğ., 2009) faylanma mekanizmaları genel olarak ters faylanma çözümü vermektedir. Bölgede deprem istasyonları sayısının çok az sayıda olması nedeni ile bugüne kadar bu kuşağın güncel deprem etkinliği konusunda ayrıntılı bir sonuca malesef varılamamıştır. Ancak Şekil 2 de de görüldüğü gibi bölgedeki bindirme ağırlıklı tektonik rejim yer yer etkin olmakta ve bölgede sık olmasa da büyük depremlerin meydana gelmesine neden olmaktadır. 23 Ekim 2011 Van depremi, bölgede son olan büyük depremden yaklaşık 35 yıl sonra meydana gelmiştir. Van ve çevresinin depremsellik bakımından çok aktif bir yöre olmamakla birlikte, bölgede özellik son yıllarda orta büyüklükte depremler meydana gelmiştir. Bu depremler sırası ile; 0 Eylül 1941 Yankaya-Ağrı-Erçiş in kuzeyi (Mw=5.9); 29 Temmuz 1945 Van (Mw=5.2); 20 Kasım 1945 Van (Mw=5.4); 15 Kasım 2000 Bahçesaray-Van (Mw=5.7) depremleridir (Şekil 3). 5
2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı Şekil 3. Van Gölü ve yakın çevresinde yakın dönemde etkili olmuş önemli depremler Bölgenin depremsellik açısından çok aktif bir yöre olmaması ve mevcut istasyon ağının yeterli olmaması bölgenin deprem riski açısından takibinde önemli eksikleri de beraberinde getirmiştir. Bu yüzden bölgede 10 adet geniş-bantlı deprem istasyonu kurulmuştur (Şekil 4). Şekil 4. Bölgede kurulan deprem istasyonları 3.VERİLERİN TOPLANMASI, DEPREM PARAMETRELERİ HESAPLANMASI VEDEPREMLERİN SİSMOLOJİK AÇIDAN DEĞERLENDİRİLMESİ Bölgedeki mikro-deprem aktivitesinin sağlıklı olarak izlenmesi, deprem parametrelerinin özellikle dış ve iç merkezlerinin sağlıklı belirlenebilmesinde ilk aşamada HYPO71 lokasyon programı kullanılmıştır. Aşağıda Şekil 5 te 23 Ekim 2011 Van Depremi sonrası meydana gelen deprem etkinliği görülmektedir. 6
2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı Şekil 5. 23 Ekim 2011 Van Depremi ve artçı deprem dağılımı (20 Kasım-31 Aralık 2011) Şekil 6. Ana şok ve büyük artçı şoklar ( kırmızı yıldızlar M 5.0, pembe daireler 4.0 M 5.0 depremleri göstermektedir) Çalışma başladıktan sonra 2012 yılı Ocak ayı sonuna kadar bölgede meydana gelen deprem sayısı toplam 5128 adettir. Depremlerin analizi halen devam etmektedir. Şekil 6 da büyüklüğü M>4.0 olan depremlerin dağılımı verilmiştir. Bölgede meydana gelen ve analizi yapılan depremlerin büyüklük aralığı M=1.1-5.4 olup, istatistiksel dağılımı aşağıda verilmiştir. 7
Tablo 2. Artçı depremlerin büyüklüğe göre dağılımı Büyüklük Aralığı Deprem sayısı 1.1-1.9 Arası 108 2.0-2.9 Arası 3659 3.0-3.9 Arası 1199 4.0-4.9 Arası 150 5.0-5.9 Arası 11 6.0-7.2 Arası 1 Şekil 7. Depremlerin İstatistiksel Dağılımı Bölgede istasyonlar kurulmaya başlandığından itibaren kaydedilen deprem sayısında hızlı bir artış gözlenmeye başlanmıştır. Aşağıdaki şekillerde bu hızlı deprem artışı görülmekle birlikte açığa çıkan kümülatif sismik enerjinin de özellikle çok hızlı bir şekilde arttığı görülmektedir (Şekil 8). Şekil 8. Deprem sayısındaki hızlı değişim ve açığa çıkan sismik enerjideki aylara göre değişimi 8
Bölgede meydana gelen depremlerin sismolojik özelliklerine bakıldığında deprem odak derinliklerinin tamamının kabuk içerisinde yer aldığı ve deprem odak derinliklerinin genelinin 5-10 km. arasında değiştiği gözlenmiştir. Bu ise bölgedeki deprem üreten sismojenik zonun ortalama derinliğinin 5-16 km. arasında olduğunu ortaya koymaktadır. Şekil 9. Deprem odak derinliklerinin dağılımı Depremlerin büyüklük dağılımına bakıldığında genel olarak kaydedilen depremlerin M=2.0-2.9 aralığında olduğu görülmektedir (Şekil 10). Çalışma başladıktan sonra kaydedilen depremlerin büyüklükleri M=2.0-2.9 arasında (toplam 3659 adet) değiştiği görülmüştür. Bölgede bu dönemde önemli büyüklükte deprem meydana gelmemiştir. Büyüklüğü M=4.0-4.9 arası toplam 150, M=5.0-5.9 arası 11 adet deprem meydana gelmiştir (Şekil 11). Şekil 10. Çalışma süresi kapsamında meydana gelen depremlerin büyüklük dağılımları 9
Şekil 11. Depremlerin aylara göre dağılımı Bölgede sismik istasyonlar kurulduktan sonra özellikle son aylarda kaydedilen deprem sayısında önemli artış görülmüştür. Bu ise bölgedeki sismik ağın algılama kapasitesinin arttığına ve büyüklük eşiğinin (Mc) olumlu yönde düştüğünü ortaya koymuştur. Aşağıdaki örnekte de görüleceği gibi bölgedeki Tamamlılık Magnitüdü Mc=2.7 olup, her geçen gün Mc değerinin daha da düşmesi beklenmektedir. Şekil 12. Bölgedeki mevcut ağın algılama hassasiyeti ve b-değeri Şu ana kadar kurulan istasyonlar ile bölgedeki mevcuk sismik ağın algılama eşiği Mc=2.7 olarak bulunmuştır. Kaydedilen verinin analizi ile b sismik aktivitenin göstergesi olan b değeri hesaplanmış ve b=0.855 olarak bulunmuştur. Bu ise bölgede sismik etkinliğin azaldığını ortaya koymaktadır. Deprem istasyon boşluğunun azimutal olarak minimumda tutularak, depremlerin orijin zamanı hatası, yatay ve düşey düzlemde uzaklık ve derinliklerinin en az hata ile hesaplanması ve RMS değerlerinin düşük olması sağlanmıştır. Özellikle büyüklüğü M< 3.0 olan depremlerin koordinat ve derinlik bilgilerinin sağlıklı olarak hesaplanmasında bölgede yeni kurulan istasyonların büyük katkısı olmuştur. Proje kapsamında kaydedilen depremlerin dış merkezlerinin belirlenmesinde bölgede yerleşik düzende çalışan KRDAE deprem ağına ait istasyonların P ve S okumalarından da yararlanılmıştır. Çözümü yapılan depremler için minimum kriterler olan RMS < 0.5, Uzaklık hatası ERH < 2.0 km., derinlik hatası ERZ < 0.5 km., Sismik istasyon boşluğu GAP < 85 O olmasına dikkat edilmektedir. Çalışma kapsamında veri değerlendirme işlemi halen devam etmektedir (Şekil 13). 10
2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı Şekil 13. Bölgede 25 Mart 2013 de meydana gelmiş bir depremin çözüm örneği Bölgede meydana gelen önemli büyüklükteki depremlerin (M>5.5) Van depreminin artçısı mı, yoksa farklı bir kırılma mı olduğunun bilimsel olarak ortaya koyulmasında ve yorumlanmasında kurulan deprem istasyonlarının katkısı büyük olmuştur. Örneğin Şekil 14 teki sismogramda da görüldüğü gibi 9 Kasım 2011 tarihinde EdremitVan da meydana gelen deprem artçı mıydı?, yoksa yeni bir deprem miydi? sorusu özellikle basın ve görsel medyada tartışılmış, bu çalışma kapsamında yapılan değerlendirmede ise bu depremin sismogramda da görüldüğü gibi 23 Ekim 2011 Van Depreminin tetiklediği yeni bir deprem olduğu, ve bu depremin kaynak özelliklerinin farklı olduğu, ve bu depremin de sismogramda görüldüğü gibi kendi artçılarının olduğu şeklinde değerlendirilmiştir (Şekil 14). Şekil 14. 9 Kasım 2011 Edremit-Van Depremi ve artçılarının görünümü 4. FAY DÜZLEMİ ÇÖZÜMLERİ Çalışma kapsamında deprem istasyonları tarafından kaydedilen belirli büyüklükteki depremlerin (M>4.0) fay düzlemi çözümleri / MT tersçözüm tekniği de kullanılarak yapılmıştır. 11
Aletsel Sismoloji nin gelişmesi, deprem dalgalarının çeşitli özellikleri ile deprem odağındaki hareketin mekanizması arasında bir ilginin varlığını ortaya çıkarmıştır. Böylece deprem odağındaki etkili olan kuvvetlerin incelenmesi, faylanma-odak mekanizması çözümleri ile mümkün olmuştur. Depremlerin faylanma mekanizmalarının çözülmesi sayesinde de farklı sismotektonik özellikler gösteren bölgeler tanımlanmıştır. Bu sayede levhaların nitelik ve nicelikleri belirlenmekte, levhaların birbirlerine göre göreceli hareketleri daha iyi tanımlanmış ve özellikleri ortaya konulmaktadır. Faylanma mekanizması-kaynak parametrelerinin araştırılması, gelecekte oluşması muhtemel depremlerin, deprem tehlike analizlerinin yapılmasında, sismik zonlamaların yapılmasında, levha sınırlarının tanımlanmasında ve diri fayların özelliklerinin ortaya çıkarılmasında da oldukça büyük katkı sağlamaktadır. Çalışmanın temel amaçlarından birisi de depremin yeri, büyüklüğü ve oluş zamanı gibi deprem parametrelerinin yanında kaynak parametrelerinin de hızlı bir şekilde belirlenmesini sağlayacak bir sismik ağının oluşturulmasının sağlanmasıdır. Toplanan tüm sismolojik sayısal veriler, sismolog denetiminde değerlendirilmekte ve analizi bir bilgisayar yazılım paketi vasıtası ile çeşitli algoritmalar kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Bu çok amaçlı yazılım paketi hazırlanırken, bugün sismoloji dünyasında geçerli olan en son literatür göz önünde tutularak SAC, HYPO71, FKPROG ve TDMT_INVC gibi amaca uygun yazılımlardan faydalanılmaktadır. Programın ilk aşamasında istasyonlarda kaydedilen depremler veri işleme bilgisayarında görüntülenerek faz değerlendirmeleri yapılmaktadır. Gelen veriler öncelikli olarak SAC formatına dönüştürülmekte ve bütün sinyaller ayrı ayrı taranarak depremler belirlenmeye çalışılmaktadır. İkinci aşamada ise ilk bölümde yapılan faz okumaları kullanılarak depremin yeri, büyüklüğü ve oluş zamanı belirlenerek, sonuçlar görsel olarak ekrana aktarılmaktadır. Üçüncü aşamada, depremin yeri ve büyüklüğü belirlenerek sonuçlar proje bazlı oluşturulacak veri bankasına kaydedilmektetir. Bu aşamada belirlenen depremin koordinatları ve oluş zamanına ilişkin bilgiler, kaynak parametrelerinin belirlenmesinde giriş bilgisi olarak kullanılmakta ve moment tensör ters çözüm yöntemi kullanılarak, kaynağın biçimi ve hareketin büyüklüğüne ilişkin bilgileri veren sonuçlar yine görsel olarak ekrandan izlenmektedir. Böylelikle tüm sayısal veriler merkezde değerlendirilerek elde edilen deprem parametreleri proje kapsamında veri depolama amacı ile belirlenen ortamlara gönderilmektedir. Son aşamada ise ikinci aşamada kaydedilen üç bileşen sayısal veriler ve üçüncü aşamadan elde edilen koordinat ve zaman bilgileri kullanılarak depremin kaynak parametreleri (eğim, doğrultu, kayma yönü, sismik moment ve moment mağnitüdü) belirlenmektedir. Üçüncü aşamada olduğu gibi, bu aşamadan elde edilen sonuçlar da, proje veri bankasına kaydedilerek belirlenen çıkış ortamlarına gönderilmektetir. Böylelikle depremin yeri ve büyüklüğü ile kaynak parametrelerini belirlemeye yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiş olmaktadır (Şekil 15). Şekil 15. Faylama Mekanizması/MT Çözümü Akış Prosedürü (Kalafat ve diğ., 2009) 12
2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı Deprem parametrelerinin hesaplanmasında ve kaynak parametrelerinin belirlenmesinde Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü Ulusal Deprem İzleme Merkezi (UDİM) de kullanılan ZSacWin programı kullanılmaktadır (Yılmazer, 2003). Depremlerin faylanma mekanizmaları KRDAE nün bölgede mevcut olan ve depremden hemen sonra kurulmuş olan deprem istasyonlarının verileri kullanılarak zsacwin programı içerisinde bir paket olan Momet Tensör Çözüm Tekniği ile (Dreger, 2002) saptanmıştır (Şekil 16). Şekil 16. Kaynak parametreleri hesaplanan depremlerin faylanma mekanizması sonuçları 13
Proje kapsamında bir depremin Moment Tensör analizi ile bulunan kaynak parametreleri ve derinliğin uygunluğunu gösteren varyans düşümü : Örnek 1. (Akçaören-Van Depremi) Örnek 2. (Muş Depremi) 14
Deprem Parametrelerinin ilksel hesaplamasında Hypo71 deprem lokasyon programı kullanılmış olup, çözümlerin daha da iyileştirilmesi ve küme analizi için Hypo DD programının kullanılması çalışmanın bundan sonraki zaman diliminde planlanmıştır. Kaynak parametrelerinin hesaplanmasında CMT (Centroid Moment Tensor) çözümleri için TDMINV (Time Domain Moment Tensor Inversion) kodları esas alınarak yazılan program kullanılmaktadır. MT Ters çözüm yöntemi ile bulunan kaynak parametreleri Örnek 3. Mollakasım ve Kuşçu-Muradiye Depremi Proje kapsamında elde edilen çok küçük depremlere ait sayısal kayıtlardan da FOCMEC (Snoke 2001) ve FPFIT (Reasenberg and Oppenheimer 1985) proramları kullanılarak depremlerin faylanma mekanizmaları hesaplanmaktadır (Şekil 17). 15
Şekil 17. İlk hareket yönleri kullanılarak FOCMEC programı ile yapılan çözüm örneği Faylanma mekanizmaları çözümleri sonucunda bölgedeki deprem aktivitesinin genel anlamda hangi tür faylardan meydana geldiği, eğim atım bileşenleri, doğrultu atım bileşenleri ve fayların hakim doğrultuları, fay parçalarının birbirleri ile ilişkileri ortaya konulmaktadır. Bu işlem yukarıda belirtilen farklı programlar kullanılarak yapılmaktadır. Veri yetersizliği durumunda Birleşik Fay Düzlemi (CFP) çözümleri yapılabilmektedir. FPFIT ile yapılan çözümlerde her çözüme ait hata oranları belirtilmektedir. Her iki programda da kurulan istasyonlardan kaydedilen P dalgalarından okunan ilk hareket yönlerinin (U/D) değerleri giriş verisi olarak kabul edilmekte, Azimut ve odağı terk etme açısı da bu program vasıtası ile hesaplanabilmektedir. Çözümü yapılan olaylardan yüksek kaliteliler seçilmekte, düğüm düzlemlerini en iyi sağlayanlar ve doğrultu, dalım ve kayma değerlerinin hata payları hesaplanabilmektedir. 5. GERİLME ANALİZİ Proje kapsamında her bir deprem için yapılan mekanizma çözümlerinin yayında, bölgenin tektonik özelliklerinin daha iyi anlaşılması için Gerilme Tensörü Analizi (STI) yapımıştır. Şekil 18. Gerilme Tensörü Analizi Van ve yakın çevresi için Örnek uygulama1 16
Çalışma kapsamında bölgede meydana gelen depremlerin P ve T eksenlerinin azimut ve dalım çiftlerinden yararlanarak Gephart (1990) tarafından geliştirilen Gerilme Tensörü Analizi (Stress Tensör Inversion) yöntemi yardımı ile bölge için gerilme tensör değerleri hesaplanmıştır. Kaymaya neden olan gerilme tensörü ile, fay düzleminde kaymanın yönü arasındaki çalışmaların ardından pek çok bilimsel araştırmada kullanılan depremlerin fay düzlemlerinin çokluğundan ve deprem faylanma mekanizmalarından bölgesel gerilme (Regional Stress) açıklanmaya çalışılmaktadır. Bu yöntem ile en büyük sıkışma σ1, orta sıkışma σ2, ve en küçük sıkışma σ3 asal gerilme eksenleri, azimut ve dalımları elde edilmektedir. Ayrıca R (Phi) olarak belirtilen gerilme büyüklüğünün oranı da belirlenmiş olmaktadır. R değeri bölgede hakim olan faylanmanın, bölgenin tektoniğinin karakteri ve bölgedeki gerilme rejimi hakkında değerli bilgiler vermektedir. Yukarıdaki örnekte Van bölgesindeki hakim olan tektonik rejimin Ters Faylanma (trust) olduğu net olarak görülmektedir (Şekil 18). 6. SONUÇLAR 23 Ekim 2011 Van Depremi nin dünyada meydana gelen önemli depremler ile mukayese edildiğinde benzer özellikler taşıdığı söylenebilir. Örneğin önemli gömülü-örtülü ters faylanma özelliği gösteren 1983 Orta California da Coalinga (Mw=6.7) depremi, bölgedeki stress dengesini değiştirmiş ve 1983 de Nunez (Mw=6.0), 1985 Kettleman Hills (Mw=6.0) depremleri meydana gelmiştir. Kısaca ters faylar benzer büyüklükte tetiklenmiş depremlerin meydana gelmesine sebep olabilirler. Van depremi sonrasında da kırılan ve genel doğrultusu doğu-batı uzanımlı fayın kuzeydoğu-güneybatı ve kuzeybatı-güneydoğu yönelimli doğrultularında gerilme artışı ve buna bağlı tetiklenmiş deprem aktivitesi gözlenmiştir. Nitekim 9 Kasım 2011 Edremit-Van Depremi ana deprem sonrası tetiklenmiş bir deprem olarak değerlendirilmektedir. Gömülü-örtülü faylar zaman zaman bölgedeki ikincil yüzey faylarını tetikliyebilir ve kırılmalarına sebep olabilir. Stress değişimi ve ikincil fayların kırılması meydana gelen artçı şokların süresinin normalden daha uzun sürmesine sebep olmaktadır. Bölge oldukça karışık ve homojen olmayan bir gerilme alanıdır. Doğu Anadolu da meydana gelen depremler incelendiğinde, büyüklük azaldıkça ana faylanma karakterinden farklılık taşıyan faylanmaların yani ters, doğrultu atımlı, normal bileşenlerinin arttığı görülmektedir. Çözümü yapılan depremler Van Gölünün Doğusu ve Erçek Gölü arasında ters fayların hakim olduğunu göstermekle birlikte, özellikle kuzeye Çaldıran a doğru, güneye Edremit e doğru ve Muş civarında daha çok doğrultu atımlı faylanmaların da bölgede etkili olduğu göstermiştir. Deprem odak derinlikleri Doğu Anadolu daki deprem üreten sismojenik zonun (7-10km) çok derin olmadığınıve genel olarak depremlerin kabukta meydana geldiğini göstermektedir. Van depremi ve sonrasında meydana gelen önemli artçı depremlerin mekanizma çözümleri bölgenin sıkışma rejiminin etkisi altında bulunduğunu ve bu rejimin ürünü olan ters faylanmaların bölgenin güncel tektoniğinde etkili olduğunu göstermiştir. Yapılan faylanma ve gerilme analizi sonuçları depremlerin ağırlıklı olarak ters faylanma mekanizması ile meydana geldiğini ve bölgenin sıkışma rejimi etkisinde sismik etkinliğini sürdürdüğünü ortaya koymuştur. Gerilme analizi sonuçları bölgedeki hakim olan en büyük gerilme eksenlerinin genel doğrultusunun (P-şıkışma) K-G yönünde(kkb/ggd), ve (T-açılma) D-B (DKD-BGB) yönünde olduğunu göstermektedir. Meydana gelen önemli depremlerin dağılımı ve artçı depremler D-B ve KD-GB gidişli fay parçalarının deprem etkinliğine sebep olduğunu ortaya koymaktadır. 17
TEŞEKKÜR Bu çalışma Boğaziçi Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri BAP 6671 Nolu proje kapsamında desteklenmiştir. Bu vesile ile B.Ü. BAP Koordinatörlüğü ve değerli üyelerine teşekkür ederiz. KAYNAKLAR Ambraseys, N. N., (1988). Engineering seismology, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 17, 1-105. Al-Lazki, A., Seber, D., Sandvol, E., Türkelli, N., Mohamad, R., Barazangi M. (2003). Tomographic Pn velocity and anisotropy structure beneath the Anatolian plateau (eastern Turkey) and the surrounding regions, Geophys. Res. Lett., Vol. 30, No. 24, 8043. Dreger, D., (2002). Manual of the Time-Domain Momet Tensor Inverse Code (TDMT_INVC), Release 1.1, Berkeley Seismology Laboratory, pp. 18 Gephart, J.W., (1990). FMSI: A FORTRAN program for inverting fault/slickenside and earthquake focal mechanism data to obtain the regional stress tensor, Comp. Geosci., 16, 953-989. Gok, R., E. Sandvol, N. Türkelli, D. Seber and M. Barazangi., (2003). Sn attenuation in the Anatolian and Iranian plateau and surrounding regions, Geophysics Research Letters, Vol.30, No. 24, 8042, doi:10.1029/2003gl018020,2003. Kalafat, D., (1995). 1964-1994 yılları arasında Türkiye ve yakın çevresinde etkili olmuş depremlerin makrosismik gözlemleri, Deprem Araştırma Bülteni, 73, 60-97 (in Turkish). Kalafat, D., Kekovali, K., Suvarıkli, M., Ogutcu, Z., Yilmazer, M., Gunes, Y., and Gulen, L. (2012). The Van Earthquake (Mw=7.2) of 23 October 2011 and Its Aftershocks, Seismological Society of America SSA 2012 Annual Meeting, p.460, 17 19 April 2012, San Diego, California. Kalafat, D., M. Suvarikli, Z. Ogutcu, K. Kekovali, M. Yilmazer, M. F. Ocal, Y. Gunes (2012). A recent example of continent-continent collision: October 23, 2011 Van Earthquake (Mw=7.2) : Southeastern Turkey, American Geophysics Union AGU 2012 Fall Meeting, S51B-2420, 3-7 December 2012, San Francisco, CA, USA. Kalafat, D., M. Yılmazer, K. Kekovalı, E. Görgün, S. A. Poyraz (2009). Türkiye Deprem Ağına ait Genişbantlı (BB) Deprem İstasyonları Kullanılarak Yapılan Yakın Gerçek Zamanlı Bölgesel Moment Tensör Değerlendirmeleri - Near Real Time Regional Moment Tensor Estimation Using Turkish Seismic Network s Broadband Stations, International Earthquake Symposium, Abstracts Book p. 62, 17-19 August 2009, Kocaeli- Turkey. Ketin, İ., (1977). A short explanation about the results of observations made in the region between Lake Van and Iranian border, Bull. Geol. Soc. Turk., 20, 79-85 (in Turkish). Örgülü, G., M. Aktar, N. Türkelli, E. Sandvol, M. Barazangi, (2003). Contribution to the Seismotectonics of Eastern Turkey from moderate and small size events, Geophys. Res. Lett., 30 (24), 8040. 18
Pınar, A., Y. Honkura, K. Kuge, M. Matsushima, N. Sezgin, M. Yılmazer, Z. Öğütçü, (2007). Source Mechanism of the 2000 November 15 Lake Van earthquake (Mw = 5.6 ) in eastern Turkey and its seismotectonic implications. Geophys.J.Int. (2007) 170, p.749-763. Reasenberg, P. and Oppenheimer D. (1985). FPFIT, FPPLOT and FPPAGE: Fortran computer programs for calculating and displaying earthquake fault-plane solutions. U. S. Geol. Surv. Open File Rep., 85 739, 109p. Sandvol, E., Türkelli N., and Barazangi M., (2003). The Eastern Turkey Seismic Experiment: The study of a young continent-continent collosion, Geophys. Res. Lett., Vol. 30, No. 24, 8038. Snoke, J.A. (2003). FOCMEC: FOCal MEChanism Determinations, Virginia Tech, Blacksburg, VA, USA. Toksöz, M.N., Arpat, E., and Şaroğlu, F., (1977). East Anatolıan earthquake of 24 November 1976. Nature ( London ), 270 ; 423-425. Türkelli, N., Sandvol E., Zor E., Gok R., Bekler T., Al-Lazki A., Karabulut H., Kuleli S.,Eken T., Gurbuz C., Bayraktutan S., Seber D., Barazangi M., (2003). Seismogenic zones in Eastern Turkey, Geophys. Res. Lett., Vol. 30, No. 24, 8039. Yılmazer, M., (2003). Deprem kaynak parametrelerinin On-line Belirlenmesi, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 47 s., İstanbul. Zor E., Sandvol E., Gürbüz C., Türkelli N., Seber D., and Barazangi M., (2003). The crustal structure of the East Anatolian plateau (Turkey) from receiver functions, Geophys. Res. Lett., Vol. 30, No. 24, 8044. 19