AKŞEHİR SİMAV FAY SİSTEMİNDEKİ GÜNCEL TEKTONİK HAREKETLERİNİN İZLENMESİ: NİVELMAN ÇALIŞMALARI İ. Tiryakioğlu 1,2, M.A. Uğur 1, M. Yalçın 3, T. Baybura 1, M. Yilmaz 1, Ç. Özkaymak 4,2, C.O. Yiğit 5, A.A. Dindar 5, F. Poyraz 6, M. Uysal 1, H. Sözbilir 7,8, E. Gülal 9 ÖZET: 1 Doç. Dr., Afyon Kocatepe Üniversitesi, Harita Mühendisliği Bölümü, 03200 Afyon 2 Doç. Dr., Afyon Kocatepe Üniversitesi, Deprem Uygulama ve Araştırma Merkezi, 03200 Afyon 3 Afyon Bolvadin Belediyesi, Afyon 4 Doç. Dr., Afyon Kocatepe Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 03200 Afyon 5 Doç. Dr., Gebze Teknik Üniversitesi, Harita Mühendisliği Bölümü, Gebze 6 Doç. Dr., Cumhuriyet Üniversitesi, Geomatik Mühendisliği Bölümü, Sivas 7 Prof. Dr., Dokuz Eylül Üniversitesi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 35160 İzmir 8 Prof. Dr., Dokuz Eylül Üniversitesi, Deprem Araştırma ve Uygulama Merkezi, 35160 İzmir 9 Prof. Dr., Yıldız Teknik Üniversitesi, Harita Mühendisliği Bölümü, 03200 Davutpaşa/istanbul Email: itiryakioglu@aku.edu.tr Akşehir-Simav Fay Sistemi (ASFS), Kuzeybatı-Güneydoğu (KB-GD) gidişli olan çok sayıda süreksiz aktif normal fay zonların bulunduğu ve Batı Anadolu Genişleme Bölgesi içerisinde yeralan sismojenik kuşaklardan birisi olan içermektedir. Bölgede son yüzyıl içerisinde yüzey kırığı oluşturmuş çok sayıda deprem meydana gelmiştir. Son yıllarda, Afyon-Akşehir Grabeni'nin orta bölümünde yeralan Bolvadin yerleşim alanı içerisinde, Bolvadin Fayına paralel/yarı paralel gidişli daha önceden olmayan yüzey deformasyonları oluşmuş ve oluşmaya devam ettiği gözlenmiştir. Yerleşim alanlarından geçen yüzey deformasyonları üzerinde yeralan bazı binalarda çatlamalar, yeraltı su ve kanalizasyon kanallarında kırılmalar meydana gelmiştir. Bu yüzey deformasyonlarının haritalanmasından sonra bu deformasyonlara dik olarak 9 profil tesis edilmiş ve nivelman ağı oluşturulmuştur. Nivelman ağı ölçüleri 2016 Ağustos ayı ve 2017 yılı mayıs ayı içinde yapılmıştır. Bütün profillerde ölçüler dijital nivo ve invar barkotlu miralarla G1-İ1-İ2-G2 ölçü yöntemi ile gidiş dönüş olarak yapılmıştır. Bu çalışmada nivelman ölçmeleri iş paketinde bulunan çalışmalar ve bulunan ilk sonuçlar anlatılmıştır. ANAHTAR KELİMELER: Bolvadin Fayı, Yüzey Deformasyonları, Hassas Nivelman MONITORING THE CURRENT TECTONIC MOVEMENTS IN AKSEHIR- SIMAV FAULT SYSTEM: LEVELLING STUDIES ABSTRACT: Aksehir-Simav Fault System (ASFS) is one of the most important seismogenic zones located in the expansion region of Western Anatolia. ASFS contains a number of discrete active normal fault zones that are trending Northwest-Southeast (NW-SE). In the last century, a large number of earthquakes that created the surface ruptures occurred in the region. In recent years, the surface deformations that are parallel and semi-parallel to Bolvadin fault have occurred and continued to occur in Bolvadin settlement area located in the middle part of the Afyon-Akşehir Graben. Due to the fact that the mapped surface deformations passed through Bolvadin district center, many residential buildings and the channels of water and waste has been damaged without any earthquakes. After these surface deformations were mapped, 9 leveling profiles perpendicular to these deformations were established and a leveling network was created. The leveling measurements in the network
were performed in the months of May 2016 and May 2017. In all profiles, the measurements were performed with the precise leveling measurement method of BS1-FS1-FS2-BS2 using digital leveling instruments and invar barcoded leveling rods. In this study, the studies in the work package of leveling measurements and the first results are discussed. KEYWORDS: Bolvadin Fault, surface deformations, Precise Leveling 1. GİRİŞ ASFS'nin güneydoğu kesiminde yer alan Afyon-Akşehir grabeni (AAG), kuzeydoğuda yer alan Orta Anadolu ile güneybatıda yeralan Isparta açısını (Blumenthal, 1963) birbirinden ayıran, yaklaşık 4-20 km genişliğinde, 130 km uzunluğunda olan, KB-GD uzanımlı, aktif olarak büyüyen bir kıtasal rift alanıdır (Koçyiğit, 1984, Koçyiğit ve Deveci, 2007; Koçyiğit ve Özacar, 2003). AAG ni kuzeyden ve güneyden sınırlayan faylar tipik olarak Pliyo- Kuvaterner öncesi yaşlı temel kayalar ile Pliyo-Kuvaterner yaşlı modern havza dolgusu arasındaki yapısal dokanağı temsil ederler (Şekil 20). Grabenin kenar fayları, 2011 yılında güncellenen Türkiye Diri Fay Haritasında diri fay sınıfında değerlendirilmiştir (Emre vd., 2011). Afyon yerleşim alanı doğusunda, kuzey sınır faylarından birisi olan Çobanlar Fay Zonu (ÇFZ) yaklaşık 30 km uzunluğundadır. Batıda Akcın doğusundan başlar ve Çavdarlı, Çobanlar Hamidiye üzerinden Bolvadin batısına kadar BKB-DGD doğrultusu boyunca izlenebilir. Fayın gidişi özellikle Akçın ile Çobanlar arasında çizgiseldir (Şekil 1). Şekil 1. Afyon-Akşehir Grabeni ve yakın çevresinin jeoloji haritası (Emre vd., 2011 ve Turan, 2002'den düzenlenmiştir). Kısaltmalar: BaF: Balmahmut Fayı; GgF: Gazlıgöl Fayı; EF: Erkmen Fayı; ÇFZ: Çobanlar Fay Zonu; IsFZ: Işıklar Fay Zonu; BF: Bolvadin Fayı; BkF: Büyük Karabağ Fayı; ÇuF; Çukurcak Fayı; PF: Piribeyli Fayı; YaF: Yavaşlı Fayı; IFZ: Ilgın Fay Zonu; YF: Yarıkkaya Fayı; KuF: Kumdanlı Fayı; GeF: Gecek Fayı, GF: Gelendost Fayı; KoF: Koçbeyli Fayı; ArF: Arızlı Fayı; UF: Uluborlu Fayı; TF: Tatarlı Fayı; SaF: Sandıklı Fayı. Zon boyunca çok sayıda iyi korunmuş fay düzlemleri zonun eğim atımlı normal karakterine ait izler taşır. Afyon Akşehir Grabeni ni güneyden sınırlayan Işıklar Fay Zonu (IsFZ) ise genel olarak BKB-DGD uzanımlı olup K- KKD ya eğimli birbirine paralel/yarıparalel ve grabene doğru basamaklı bir geometri oluşturan fay kollarından oluşur (Şekil 1). Batıda Afyonkarahisar yerleşim alanı güneyinde yeralan Büyük Kalecik ten başlayarak doğuya
doğru Halimoru, Nuribey üzerinden Işıklara doğru ilerleyen ve doğuda Gözsüzlü ve Heybeli kaplıcasına kadar yaklaşık 35 km boyunca takip edilen normal/oblik atımlı fay kollarından oluşur. Batı Anadolu da gözlenen asismik yüzey deformasyonlarının en güncel örnekleri, kuzeybatı-güneydoğu gidişli çok sayıda aktif normal fay segmentlerinden oluşan Akşehir- Simav Fay Sistemi nin (ASFS) güneydoğu devamında yer alan Afyon-Akşehir Grabeni içerisinde gözlenmektedir. Bu alan, BAGB nin en önemli sismojenik kuşaklardan birisidir. Grabenin kuzey kenar faylarından birisi olan Bolvadin Fayı boyunca meydana gelen güncel yüzey deformasyonları, aynı zamanda graben içerisinde meydana gelen en son yıkıcı ve yüzey kırığı oluşturan depremlerin episantırlarının (03 Şubat 2002 Çay Depremleri, Mw: 6.3 ve 6.0) hemen kuzeyinde yer alır. Batı Anadolu Genişleme Bölgesinde, son 10-20 yılda yıkıcı deprem olmaksızın oluşmuş ve oluşmaya devam eden yüzey deformasyonlarının belirgin örneklerinden biri, KB-GD uzanımlı Afyon-Akşehir Grabeni içerisinde yer alan Bolvadin yerleşim alanında gözlenmektedir. Bu alanda, bir kısmı imar planı içerisinde kalan bölge ile şehrin güneybatı kısmından başlayarak kuzeydoğu istikametine doğru yer alan bölgelerde, son 4 yıldan itibaren daha önceden olmayan bazı deformasyonlar oluşmuş ve oluşmaya devam etmektedir. Bölgede yapılan çalışmalarda, yıkıcı deprem olmaksızın, uzunlukları 300 metre ile 2 km; doğrultuları ise K15 D ile K70 D arasında değişen hareketler ve yarılmalar şeklinde gelişen kademeli yüzey deformasyonları haritalanmıştır. Yerleşim alanı içerisinde haritalanan yüzey deformasyonlarının en kuzeyde olanı Bolvadin Fayı'nın güneybatıdaki devamı niteliğindedir. Yapılan jeolojik ve jeomorfolojik analizler yüzey faylanmaları boyunca, güneydoğuda yer alan bloğun 10-40 cm arasında düştüğüne işaret etmektedir. Bu çalışmada yüzey deformasyonlarına dik olarak tesis edilen 9 profilde yapılan hassas nivelman ölçülerinin ilk sonuçları tartışılmıştır. 2. YAPILAN ÇALIŞMALAR Bu çalışma 115Y246 nolu proje kapsamında yapılmaktadır. Yapılan çalışmalar jeolojik ve jeodezik çalışmalar olmak üzere 2 gurupta yürütülmektedir (Tablo 1). Bu bölümde jeolojik haritalama çalışmaları, hassas nivelman çalışmaları ve sonuçları anlatılmıştır. Tablo 1. 115Y246 nolu proje çalışmaları iş paketleri Jeodezik Çalışmalar Jeolojik Çalışmalar GNSS ve Nivelman Ağlarının Jeolojik Haritalama Çalışmaları Kurulması Sabit GNSS İstasyonunun Hendek Yeri Belirleme Çalışmaları Kurulması Radar Görüntülerinin Temini ve İşlenmesi 2.1. Jeolojik haritalama çalışmaları Son yıllarda Bolvadin yerleşim alanı içinde, birkısmı imar planı içerisinde kalan bölge ile şehrin güneybatı kısmından başlayarak kuzeydoğu istikametine doğru devam eden yüzey deformasyonları meydana gelmiştir. Bölgede yapılan çalışmalarda, büyük magnitüdlü deprem olmaksızın, uzunlukları 300 metre ile 2 km; çizgisel gidişli çatlak ve yarıklar şeklinde gelişen kademeli yüzey deformasyonları 1/1.000 ölçeğinde haritalanmıştır. Yerleşim alanı içerisinde haritalanan deformasyon yapılarının en kuzeyde olanı Bolvadin Fayı'nın güneybatıdaki devamı niteliğindedir (Şekil 2). Yüzey deformasyonlarının Bolvadin imar sınırı içinde kalan bölümü için imar planına tam olarak işaretlenmesi ve arazide konumun kolay bulunması için Google Earth ile imar planı çakıştırılmıştır (Şekil 3). Yüzey kırıklarının başlangıçtan bitimine kadar olan (zemin ve bina deformasyonları izlenerek) bölümü arazi üzerinde takip edilerek harita üzerine işlenmiştir (Tiryakioğlu vd. 2015; Özkaymak vd. 2017).
Şekil 2. Bolvadin yerleşim alanı içerisinde gözlenen yüzey deformasyonları. a-b) Akçan parkı ve yakın kuzeyinde yollar üzerinde gözlenen yüzey faylanmaları, c) Bir okulun bahçesindeki asfalt zeminde gözlenen çizgisel gidişli deformasyonlar, d) Bolvadin mezarlığında gözlenen yüzey faylanması
Şekil 3. Haritalanan yüzey deformasyonları (Tiryakioğlu vd. 2016) 2.2. Hassas nivelman çalışmaları Yüzey deformasyonlarının belirlenmesinden sonra bu deformasyonlara dik olarak 9 profil tesis edilmiş ve nivelman ağı oluşturulmuştur. Nivelman noktaları olarak elektrik direğin üzerinde, birbirine dik doğrultuda direğin kendi içinde meydana gelen deformasyonların da hesaba katılması için 2 şer adet duvar tesisi kullanılmıştır. Bu tesislerin en büyük özelliği ölçü bitiminde çıkartılıp daha sonra tekrar takılabilmeleridir. Bu özelliği sayesinde noktaların tahrip edilmesi önlenmiştir. Bu hatlara Mavi ve Yeşil hat isimleri verilmiş ve bu hatlarda ayrı ayrı nivelman yapılmıştır. Nivelman noktaları arası mesafe yaklaşık 30 metre olup Nivelman ağı ölçüleri 2016 Ağustos/2017 Mayıs ayı içinde yapılmıştır. Bütün profillerde ölçüler Topcon DL 101c dijital nivosu ve kalibrasyonu yapılmış, yeni alınmış invar barkotlu miralarla gidiş dönüş olarak yapılmıştır. Tüm profillerin başlangıç ve bitiş noktaları nivelman ile birbirine bağlanmıştır (Şekil 4). Tüm güzergahlarda gidiş dönüş ölçüleri arasındaki farklar 4 S formülünden hesaplanan tecviz sınırını geçmemiştir. Ülkemizde Hassas nivelman teknikleri için tecviz sınır bağıntıları bulunmadığı için Alman standarlarında (DIN-18710) belirtilen tecviz sınırları kullanılmıştır. Elde edilen gidiş dönüş fakları Tablo 2 de verilmiştir.
Şekil 4. Kırmızı hatlar yüzey deformasyonlarını, Yeşil hatlar nivelman güzergâhlarını, sarı ve mavi hatlar bağlantı nivelmanını göstermektedir. Güzergah No Tablo 2. Nivelman Kapanma Hataları 2016/Agustos 2017/Eylül Güzergah Gidiş-Dönüş Gidiş-Dönüş Uzunluğu Farklar Farklar (mm) (mm) Tecviz (mm) 1 300 0.3 1.2 2.2 2 800 2.1 1.8 3.6 3 550 1.0 2.3 3.0 4 250 0.6 1.3 2.0 5 200 0.8 1.2 1.8 6 150 0.5 0.3 1.5 7 600 2.0 0.2 3.1 8 400 1.8 1.5 2.5 9 250 0.6 1.1 2.0 Nivelman ölçülerinin değerlendirilmesinden sonra elde edilen noktalar arasında ki yükseklik farklarının periyotlar arasındaki değişim grafikleri çizilmiştir. Bütün grafikler incelendiğinde ortalama 8 aylık dönemde 9 güzergahta ortalama 18-24 mm arasında yüzey deformasyonları gözlenmiştir (Şekil 5, 6). İkinci güzergahta aynı anda iki yüzey deformasyonu kesildiği için grafiklerde ani değişimler görülmektedir.
3. SONUÇLAR Şekil 5. Birinci güzergah deformasyon miktarları KB-GD uzanımlı Afyon-Akşehir grabenin kuzey kenar faylarının bir tanesi olan Bolvadin Fayı Yaklaşık 12 km uzunluğunda eğim atımlı normal karakterde çalışan diri bir faydır. Fayın güney batı ucunda son dört yıldır yıkıcı deprem olmaksızın oluşan çizgisel yüzey deformasyonları sola sıçramalı bir geometride birbirine paralel/yarıparalel bir çok kol ile temsil edilmektedir. Bölgede meydana gelen yüzey deformasyonlarını incelemek amacıyla deformayonlara dik 9 adet profil şeklinde nivelman ağları tesis edilmiştir. Bu ağlarda hassas nivelman ölçü yöntemiyle gidiş dönüş ölçüler yapılmıştır. Gidiş dönüş nivelman ölçüleri arasında maksimum 2.3 mm farklar bulunmuştur. Bu farklar incelendiğinde Alman standarlarında (DIN-18710) kabul edilebilir sınırlarda olduğu görülmüştür. Noktalar arasındaki yükseklik farkları incelendiğinde 8 aylık dönemde 18-24 mm arasında deformasyonlar meydana gelmiştir. Bu deformasyonların hassas nivelman yöntemiyle ölçülmesi sonucu ortaya çıkan yer değiştirme ve deformasyon geometrisi Bolvadin ana fayının geometrisi ve kinematik özellikleri ile uyum göstermektedir. Şekil 5 de verilen deformasyon grafikleri incelendiğinde yüzey deformasyonundan uzaklaştıkça düşme miktarındaki azalmalar kırık sisteminin listrik geometrisine işaret etmektedir. Son dört yıllık ölçümlere göre Bolvadin fayının güneydoğusunda yer alan tavan bloğu düşmektedir. Bu bölgede kurulan sabit GNSS istasyonu verilerinin değerlendirilmesiyle elde deformasyon hızı 7 cm/yıl olarak hesaplanmıştır. Bolvadin bölgesinde gelişmekte olan asismik yüzey deformasyonlarının oluşum ve kökensel analizinde tektonizmanın bir rolü olup olmadığının anlaşılması ve Bolvadin fayının deprem tekrarlanma periyodu, kayma hızı, kayma miktarı, ürettiği en son yıkıcı deprem zamanı gibi deprem tehlike analizinde kullanılacak parametrelerin elde edilebilmesi için fay üzerinde hendek tabanlı paleosismoloji çalışmaları ile zemin konsolidasyon analizlerinin yapılması gerekmektedir.
TEŞEKKÜR Bu çalışma TÜBİTAK tarafından 115Y246 ve AKU BAPK tarafından 16.FENBIL.042 proje numarası ile desteklenmektedir. KAYNAKLAR Blumenthal, M.M. (1951). Recherches geologiques dans le Taurus occidental dans l'arriere-pays d'alanya", Mineral Research and Exploration Institute (MTA) of Turkey Publications, Series D5. Emre, Ö., Duman, T. Y., Özalp, S., Olgun, Ş. ve Elmacı, H. (2011). 1:250.000 scale active fault map series of Turkey, Afyon (NJ 36-5) Quadrangle. Serial number: 16, General Directorate of Mineral Research and Exploration, Ankara, Turkey. Koçyiğit, A. & Özacar, A. (2003). Extensional neotectonic regime through the NE edge of the outer Isparta Angle, SW Turkey: New field and seismic data. Turkish Journal of Earth Sciences 12, 67 90. Koçyiğit, A., (1984). Güneybatı Türkiye ve yakın dolayında levha içi yeni tektonik gelişim. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni 27/1, 1-16. Koçyiğit, A. & Deveci, Ş., (2007). A N-S-trending Active Extensional Structure, the Şuhut (Afyon) Graben: Commencement Age of the Extensional Neotectonic Period in the Isparta Angle, SW Turkey. Turkish Journal of Earth Sciences, 16,391-416. Özkaymak, Ç., Sözbilir, H., Tiryakioğlu, İ., Baybura, T., (2017). Bolvadin de (Afyon-Akşehir Grabeni, Afyon) Gözlenen Yüzey Deformasyonlarının Jeolojik, Jeomorfolojik ve Jeodezik Analizi. Türkiye Jeoloji Bülteni, 60 (2017), 169-188. Turan, N., (2002). Geological map of Turkey in 1:500.000 scale: Ankara sheet. Publication of Mineral Research and Explaniton Direction of Turkey (MTA), Ankara. Tiryakioğlu, İ., Özkaymak, Ç., Uğru. M.A., Baybura, T., Yılmaz, M., Yiğit C.O., Dindar, A.A., Poyraz, F., Sözbilir, H., (2016). Akşehir Simav Fay Sistemindeki Güncel Tektonik Hareketlerinin İzlenmesi: Bolvadin de Meydana Gelen Güncel Yüzey Deformasyonlarının Haritalanması. 8. Ulusal Mühendislik Ölçmeleri Sempozyumu19-21 Ekim 2016, Yıldız Teknik Üniversitesi, İstanbul