GNSS VERİLERİNİN YER BİLİMLERİNDE KULLANIMI: ORTA VE BATI ANADOLU ÖRNEĞİ H. YAVAŞOĞLU 1, V. ÖZBEY 1, R.M. ALKAN 2, T. ERDEN 1, M.N. ALKAN 3, K. ALADOĞAN 3, Z KÖSE 3 1 İstanbul Teknik Üniversitesi, İnşaat Fakültesi, Geomatik Mühendisliği Bölümü, İstanbul, yavasoglu@itu.edu.tr, ozbeyv@itu.edu.tr, erdentur@itu.edu.tr 2 Hitit Üniversitesi, Hitit Üniversitesi Rektörlüğü, Çorum, alkan@hitit.edu.tr 3 Hitit Üniversitesi, Osmancık Ömer Derindere Meslek Yüksekokulu,Mimarlık ve Şehir Planlama, Çorum, nurullahalkan@hitit.edu.tr, kayhanaladogan@hitit.edu.tr, zaferkose@hitit.edu.tr Özet GNSS (Global Navigation Satellite Systems) yer bilimleri çalışmalarında son 30 yılda önemli bir araç haline gelmiştir. Yüksek doğruluklu ve düşük maliyetli olması sebebiyle çalışmalarda en çok kullanılan tekniklerden birisidir. Elde edilen verilerin hesaplanması ve değerlendirilmesi, GNSS verilerinin kampanyalar halinde toplanması ve global sürekli istasyonlar kullanılarak birleştirilmesi ile oldukça kolaylaşmıştır. Faylar üzerinde biriken enerjinin ani salınımları ile oluşan depremler son yüzyılda ülkemizde oldukça etkili olmuştur. 1999 İzmit ve Düzce depremleri sonrasında jeofizik, jeolojik ve jeodezik yöntemler ve teknikler kullanılarak yer bilimleri alanında birçok çalışma yapılmıştır ve halen yapılmaktadır. Elde edilen sonuçlar, ülkemizin yer bilimleri literatürüne oldukça önemli katkılar sağlamaktadır. Bu çalışmada, deprem potansiyeli oldukça yüksek olan Marmara ve İsmetpaşa segmenti incelenmiştir. Bu çalışmanın ilk sonuçlarının değerlendirmesi halen devam etmektedir. Anahtar kelimeler: GNSS, Yer Bilimleri, Deprem, Fay Segmentleri USE OF GNSS DATA IN EARTH SCIENCES: CENTRAL AND WEST ANATOLIA EXAMPLE Abstract GNSS (Global Navigation Satellite Systems) has become an important tool for earth sciences studies in the last 30 years. Due to high accuracy and low cost, one of the most widely used technique in the studies. Calculation and evaluation of the obtained data have become quite easy by combining the GNSS data collection into the campaign and use of continuous global stations. Earthquakes caused by the sudden release of energy accumulated on faults have been quite effective in our country in the last century. Many studies were made and are still going on by using geophysical, geological
2 and geophysical methods and techniques in the field of earth sciences after the 1999 Izmit and Düzce earthquakes. Obtained results provide significant contributions to our country s earth sciences literature. Marmara and Ismetpasa segments which have quite a high earthquake potential were investigated in the scope of this study. Evaluation of the first results of this study is still in progress. Keywords: GNSS, Earth Sciences, Earthquake, Fault Segments 1. Giriş Yer bilimleri, yer yuvarının oluşumunu, değişimini, boyutlandırılmasını ve gözlemlenmesini içeren bir terimdir. Yer bilimleri Jeodezi, Jeofizik, Jeoloji vb disiplinleri kapsamaktadır. Bu nedenle yer bilimleri çalışmalarında kullanılan veriler, yöntemler, gözlemler ve modeller temel olarak bu disiplinlerden üretilmektedir. Son dönemde bahsi geçen disiplinlerin salt kendi disiplinleri içerisinde çalışmalar yapmasından daha çok birlikte kullanımı (multidisipliner) ile üretilen çalışmalar/projeler yapılmaktadır. Birçok disiplinin birlikte kullanımı ile yapılan çalışmalar teknolojik alt yapının gelişmesi ile de doğrudan bağlantılıdır. Ülkemizde de dünyadaki gelişmelere paralel olarak son dönemde multidisipliner çalışmalar ağırlık kazanmıştır. Özellikle 20. yüzyılın son çeyreğinde Uzay Jeodezisi veya Uydu Jeodezisindeki önemli gelişmeler yer bilimlerinde Jeodezi disiplininin önemli roller almasını sağlamıştır. Özellikle uydu jeodezisinde, GNSS (Global Navigation Stellite System) sisteminin geliştirilmesi, doğruluğunu arttırıcı yöntemlerin hesaplama tekniklerinin ortaya konması ve ekipman/ölçme maliyetinin azaltılması ile yer bilimlerinde vazgeçilmez bir araç olmasına neden olmuştur. Yer bilimlerinin en önemli konularından biriside deprem olgusudur. Deprem, fay hatları boyunca biriken enerjinin bir anlık boşalması olarak tanımlanmaktadır. Özellikle 20. Yüzyılda ülkemizde meydana gelen depremler oldukça yıkıcı sonuçlar doğurmuştur. Son iki deprem ise (1999 İzmit ve Düzce) hala akıllardadır. Deprem ile ilgili çalışmalarda en önemli konu depremin önceden tahmin edilmesidir. Deprem tahmini için Nerede?, Ne büyüklükte? ve Ne zaman? sorularına cevaplar aranmaktadır. Yer bilimleri için nerede ve ne büyüklükte sorularına cevaplar verilirken, ne zaman sorusu hala istatistiksel sonuçlara dayalı olarak hesaplanmaktadır. Bu nedenle, yıkıcı depremler üreten Kuzey Anadolu (KAF) ve Doğu Anadolu (DAF) fay zonlarının geçtiği ülkemizde jeodezik çalışmalar, özellikle uydu jeodezisi ile yer hareketlerinin izlenmesi, son derece önem kazanmıştır.
3 Bu çalışmada KAF ın orta ve batı kesiminde bulunan fay yapıları açıklanmış, fay hareketlerinin izlenmesi için yapılan çalışmalardan örnekler sunulmuştur. 1939 Erzincan depremi ile başlayan doğudan batıya doğru uzanan deprem göçü izlerinin bulunduğu bölgelerde yapılan çalışmaların paylaşılmasının ekonomik ve toplumsal açıdan faydalı olacağı muhakkaktır. Sonuç olarak, bu çalışmada KAF nın İsmetpaşa segmenti ve Orta Marmara segmenti için yapılan çalışmalar ve ilk sonuçlar sunulacaktır. 2. KAF Yapısı KAF gibi tektonik plaka sınırlarını oluşturan aktif doğrultu atımlı faylar genel olarak yüzeyden sismojenik kabuğun tabanına kadar kilitli olup üzerinde zamanla elastik deformasyon enerjisi biriktirir. Fay yüzeyindeki sürtünme ve normal gerilme miktarı aşıldığı zaman kayma gerçekleşerek deprem olur ve biriken bu enerji açığa çıkar. Bazı faylar ise kilitli olmayıp sürekli olarak asismik bir şekilde kaydığı için üzerinde deformasyon kısmen veya hiç birikmemekte, dolayısıyla nadiren deprem üretmekte veya hiç deprem meydana getirmemektedir. KAF hem asismik kayan hem de kilitli segmentlere sahip doğal bir laboratuvardır. Asismik kaymaların yaşandığı İsmetpaşa segmenti ile son yüzyılda kırılmayan ve deprem potansiyelinin yüksek olup olmadığı tartışılan Marmara segmenti en çok araştırmanın yapıldığı segmentler olarak ortaya çıkmaktadır. İsmetpaşa segmenti (Şekil 1), 1969 yılında Ambraseys (1970) tarafından keşfinden itibaren birçok çalışmaya konu olmasına rağmen yapısı ve mekanik özellikleri açısından tam olarak anlaşılamamıştır. Bu segment üzerinde, klasik yersel ölçmeler, GNSS (Aytun, 1982; Deniz ve diğ., 1993; Kutoğlu ve diğ., 2008) ve InSAR (Çakır ve diğ, 2005, 2012; Çetin ve diğ, 2014) teknikleri kullanılarak çalışmalar yapılmıştır. Bu çalışmalardan klasik yersel ve GNSS teknikleriyle yapılan çalışmalar çok kısıtlı ve küçük jeodezik ağ kullanılması nedeniyle sonuçları itibariyle oldukça lokaldir. Marmara segmenti ise uzun zamandır incelenmesine karşın denizin içinden geçmesi nedeniyle fay üzerinde oluşan deformasyonların izlenmesi zordur. Marmara bölgesinin doğusunda ise KAF güney ve kuzey kollara ayrılmıştır. KAF kuzey kolunun Marmara denizi içinde de segmentlere ayrıldığı bilinmektedir. 1999 İzmit depremi sonrasında, Adalar (Princes Islands Fault (AF)) segmenti ile Orta Marmara (Central Marmara Fault (OMF)) segmentinin deformasyon birikiminin bilinmesi önem kazanmıştır (Ergintav ve diğ., 2014). AF nın kilitli olduğu (elastik deformasyon biriktirdiği), buna karşın OMF üzerindeki sismik boşluğun krip (asismik
4 deformasyon) olabileceği tartışılmaktadır (Ergintav ve diğ., 2014). Bu nedenle, özellikle OMF üzerindeki sismik boşluğun anlaşılması önem kazanmıştır. Şekil 1. Çalışma Bölgesi (İsmetpaşa) 3. GNSS Ölçmeleri Yer bilimlerinde kullanılan en önemli araçlardan birisi GNSS dir. Fay sistemlerinin izlenmesinde fayın karakteristiğine uygun ağ dizayn edilmesi ve GNSS verisinin sağlıklı elde edilmesi için ölçme hatalarından kaçınılması son derece önemlidir. Bu amaçla İsmetpaşa ve Marmara segmentlerinde fay yapısına uygun profil ağ yapısında noktalara tesis edilmiştir (Şekil 2). Tesis edilen noktalarda ölçme hatalarını minimuma indirmek için zorunlu merkezlendirme tertibatı kullanılmış ve anten yükseklikleri hassas olarak ölçülmüştür. Statik ölçme yöntemi ile uzun süreli ölçmeler yapılmış ve her istasyon noktasında örnekleme aralığı 5 saniye olan minimum 16 saat veri toplanmıştır. Ayrıca Global GNSS ağına bağlı olan istasyon noktalarından ölçme günlerine ait veriler ile Türkiye de kurulu olan sürekli istasyonlardan (TUSAGA-AKTİF) ölçme günlerine ait veriler de elde edilmiştir.
5 GPS ölçmeleri çalışmaya destek veren kurumlarda mevcut çift frekanslı alıcılar ile jeodezik veya Choke-Ring antene sahip olan GPS antenleri ile yapılmıştır. Arazide, hızlı bir ön veri işlem ile veriler değerlendirilmiş, sorunlu olduğu düşünülen noktalarda yeni ölçmeler planlanmış ve bölgedeki sürekli istasyonların katkısı ile yeniden değerlendirme yapılmıştır. Elde edilen veriler GAMIT/GLOBK yazılım takımıyla değerlendirilmiştir. GAMIT ile her ölçme günü ayrı ayrı değerlendirilmiş ve GLOBK ile tüm günler ve yıllık bazda kampanyalar birleştirilmiştir. Ölçülerin kalitesinin anlaşılması için günlük tekrarlılıklar ve dengeleme sonucu oluşan apostriori değerleri incelenmiş ve uyuşumsuz olan istasyonlar değerlendirme dışında bırakılmıştır. Şekil 2. GNSS İstasyon Noktaları 4. Sonuçlar Bu çalışmada İsmetpaşa ve Marmara segmentlerinde meydana gelen tektonik deformasyonların belirlenmesine yönelik olarak GNSS ağı dizayn edilmiştir. İsmetpaşa segmentinde 3 kampanya GNSS ölçmeleri hali hazırda tamamlanmış ve değerlendirme süreci halen devam etmektedir. İlk Sonuçların sempozyum tarihine yetiştirilmesi planlanmaktadır. Marmara segmenti için tasarlanan ağın ilk kampanya ölçüleri tamamlanmış olup ağın daha efektif sonuç vermesi için 2016 Temmuz ayında doğu-batı yönünde genişletilmesi çalışması yapılmıştır. Bu ağın ölçmelerinin tamamlanması için çalışmalar sürmektedir.
6 Kaynaklar Ambraseys, N.N., (1970), Some characteristic features of the Anatolian fault zone, Tectonophysics 9, 143 165. Aytun, A., (1982), Creep measurements in the Ismetpasa region of the North Anatolian Fault zone. In: Proceedings, Multidisplinary Approach to Earthquake prediction, in: A.M. Isikara and A. Vogel, (Ed.), Friedr. Vieweg and Sohn, Braunshweig/Wiesbaden, 279-292. Çakır, Z., A. M. Akoglu, S. Belabbes, S. Ergintav, M. Meghraoui, (2005) Creeping along the Ismetpasa section of the North Anatolian Fault (Western Turkey): Rate and extent from InSAR, Earth and Plan. Sci. Lett. 238, 225-234. Çakır Z., Ergintav S., Ozener H., Dogan U., Akoglu A.M., Meghraoui M., Reilinger R., (2012) Onset of aseismic creep on major strike-slip faults, Geology, 40(12), 1115 1118. Çetin E, Çakır Z, Meghraoui M, Ergintav S, Akoglu AM., (2014) Extent and distribution of aseismic slip on the Ismetpasa segment of the North Anatolian Fault (Turkey) from Persistent Scat-terer InSAR, Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 15, 2883-2894. Deniz, R., A. Aksoy, D. Yalin, H. Seeger, P. Franke, O. Hirsch, P. Bautsch, (1993), Determination of crustal movements in Turkey by terrestrial geodetic methods, J. Geodynamics, 18 13-22. Kutoglu, H.S., Akcin, H., Kemaldere, H., Gormus, K.H., (2008), Triggered creep rate on the Ismetpasa segment of the North Anatolian Fault, Natural Hazards and Earth System Sciences, 8, 1369-1373.