lokal depremlerin dalga formu modellemesi ile optimal kabuk
Transkript
lokal depremlerin dalga formu modellemesi ile optimal kabuk
LOKAL DEPREMLERİN DALGA FORMU MODELLEMESİ İLE OPTİMAL KABUK HIZLARININ ARAŞTIRILMASI Feyza Nur Kılıçer BEKLER1 , Mustafa AKTAR2 feyzanur@boun.edu.tr, aktar@boun.edu.tr Öz: Bu çalışma belirli bir yörede, belirli bir deprem türünün oluşması sonucunda, ortaya çıkabilecek yer hareketinin simülasyonu ile ilgilidir. Bu yöntemin uygulanması için, önceden bilinmesi gereken ler kaynak faylanma parametreleri ve kabuk hız modelidir. Bu çalışmada, deprem kayıtların ve depremlerin faylanma parametreleri kullanılarak, olası bir deprem için yapılacak yer hareketi simülasyona en uygun kabuk modelinin oluşturulması hedeflenmiştir Bu amaçla ayrık dalga sayısı tekniği (Bouchon, 1981) kullanılarak farklı kabuk modelleri oluşturulmuş ve bunlardan gerçeğe en yakın olanı belirlenmeye çalışılmıştır. Sentetik olarak elde edilen sismogramlarla gözlemsel sismogramlar arasındaki uyum korelasyon katsayıları ile tespit edilmiştir. Bu çalışmada halen Kandilli Rasathanesi’nde kullanılan geniş bandlı ISKB (Kandilli) ve TÜBİTAK-MAM’da işletilen TER (Terzili) istasyonlarının verilerinden yararlanılmıştır. Marmara Denizi içerisinde, farklı noktalarda oluşan 5 adet deprem incelemeye alınmış ve üç bileşen 15 adet dalga formu analiz edilmiştir. Genel olarak 0.05-1.0 Hz frekans aralığında analiz yapılmış ve belirli bir ölçüde uyum sağlandığı gözlenmiştir. Anahtar Kelimeler: Yer Hareketi Simülasyonu, Sentetik Sismogram, Kabuk Hız Yapısı Giriş Bu çalışmada Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (BÜ KRDAE) ve TUBITAK - MAM _Yer ve Deniz Bilimleri Araştırma Enstitüsü (TUBITAK YDBAE) tarafından işletilen geniş bandlı istasyonların kaydettiği veriler kullanılarak 5 aedt depremin dalga formları analiz edilmiştir. Seçilen depremlerin büyüklüğü 3.5'un (Mw) üzerindedir. Bu depremlerin lokasyonları Marmara Denizini boydan boya geçtiği varsayılan doğru atımlı fay (LePichon et all) üzerinde belirli aralıklarla dizilmiştir. Çalışmada kullanılan depremlerin faydüzlemi çözümleri çeşitli çalışmalardan alınmıştır. Bu çalışmaların, dört tanesinde P dalgasının ilk hareket yönü kullanılmış (Özalaybey ve Diğ, 2003), ve bir tanesinde ise dalga formunun ters çözümlenmesi yöntemi uygulanmıştır (Örgülü, 2001). Sentetik sismogramlar, 5 tabakalı kabuk modeli kullanarak Ayrık Dalga Sayısı tekniği (Bouchon, 1981) ile elde edilmiştir. Sentetik ve gözlemsel sismogram karşılaştırılmış ve aralarındaki uyum korelasyon katsayıları ile belirlenmiştir.. Yöntem İlk aşamada, ISKB istasyonuna ait 3 bileşen (K-G, D-B ve düşey) veriler GCF formatından (Guralp, 2002), SAC (Seismic Analysis Code) formatına Scream (3.1) programı kullanılarak dönüştürülmüştür. İlk aşamada, kayededilen verilerin üzerindeki alet etkisi, SAC programı kullanılarak giderilmiştir. Bu işlemden sonra 3 bileşen verilerin radyal ve transvers bileşenleri elde edilmiştir. Daha sonra ki aşamada Bouchon’un ayrık dalga sayısı yöntemi kullanılarak yapay sismogramlar 3 bileşen (K- G, D-B ve düşey) olarak elde edilmişlerdir. Yapay sismogramların elde edilmesi için 5 tabakalı kabuk hız modeli kullanılmıştır. Sentetik sismogramların üretimi için gerekli fay düzlemi çözümleri Özalaybey ve Diğ. (2003) ve Örgülü'nün (2001) çalışmalarından alınmıştır. Tüm depremlerin fay düzlemi çözümleri sağ-yanal doğrultu atımlı faylanmalara karşılık gelmektedir. Odak derinlikleri ise yaklaşık 10 km. civarındadır. Yöntemin diğer girdilerinden, atım (slip) genliği, fay genişliği ve uzunluğu depremin büyüklüğüne uygun olarak seçilmiştir. Azimut açısı, istasyona olan uzaklık, pencerelemenin uzunluğu ve sismogramın örnek sayısı gibi parametreler her bir deprem için ayrı ayrı belirlenmiştir. Bütün sismogramlarda nokta sayısı 512 ve zaman penceresi uzunluğu 64 olarak kullanılmıştır. Bu işlemlerin sonucunda elde edilen yapay sismogramlar ile gözlemsel sismogramlar, korelasyon katsayıları kullanılarak düşey, radyal ve transvers bileşenlerde karşılaştırılmıştır. Optimal kabuk modelini belirleyebilmek için tarama programı yazılmıştır. P dalgası hızları herbir tabaka için önceden belirlenmiş hız limitleri içinde bir FORTRAN programı ile taranır ve herbir model için sismogram üretilir. Birinci 1 2 B.Ü. Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, UDİM, İstanbul B.Ü. Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü, Jeofizik Anabilim Dalı, İstanbul 193 aşamada, en uyumlu sismogram bulunarak optimal P dalga hızları elde edilir, daha sonraki aşamada ise S dalgasına ait hızlar bulunmuştur. Bu işlemler otomatik olarak Linux-shell programlama diliyle yapılmaktadır. Veri BÜ KRDAE tarafından işletilen ISKB veTUBITAK YDBAE tarafından işletilen TER geniş bandlı istasyonların verileri kullanılmıştır. Bu çalışmada yüksek frekans sınırı 1 Hz ve düşük frekans sınırı 0.05 Hz olarak belirlenmiştir. Bu istasyonlarda kayıt edilen depremlerin azimut ve uzaklık dağılımı tablo 1’de gösterilmektedir. Depremler 020323-0236 020228-0837 010324-1307 990817-0554 020228-0837 İstasyon ISKB ISKB ISKB ISKB TER Uzaklık (km) 104 83 31 31 125 Azimut (derece) 75 70 38 355 74 Tablo 1. Çalışmada kullanılan depremlerin uzaklık ve azimut dağılımı. Geniş bandlı istasyonlardan toplanan 5 depreme ait 15 tane dalga formu, otomatik olarak analiz edilmiş ve sonuçlar korelasyon değerleri ile ifade edilmiştir. Şekil 1’de çalışmada kullanılan depremlerin yerleri görülmektedir. Şekil 1. çalışmada kullanılan depremlerin dağılımları. Harita üzerinde fay mekanizması çözümleri ve depremlerin yerlerini gösterir işaretler (yıldız) deprem büyüklükleri ile orantılı olarak verilmiştir. 194 Derinlik (km) Vp(km/s) Vs(km/s) q(gr/cm3) Qp Qs Gözlemsel 2 2.2 1 .2 1.47 300 150 Yapay 8 6.1 3.4 2.72 300 150 22 6.2 3.5 2.75 300 150 35 7.1 4.1 3.02 300 150 Düşey Bileşen Gözlemsel Yapay Radyal Bileşen 0 7.7 4.4 3.23 300 150 Gözlemsel Yapay Şekil 2. İlgili yer modeline göre hesaplanmış yapay sismogramların düşey, radyal ve transvers bileşenlerinin gözlemsel değerlerle karşılaştırılması. Sonuçlar Çalışmanın sonucunda genel olarak, en optimal kabuk modelleri için bile elde edilen uyum düzeyinin çok yüksek olmadığı görülmüştür. Gözlemsel ve yapay dalgaların görüntüleri kabaca birbirleri ile uyumlu gözükmesine karşın, korelasyon katsayıları genelde düşük bulunmuştur. Korelasyon değerleri rakamsal olarak düşük olmasına rağmen dalga biçimlerinin -en azından tüm dalga formu için olmasa da, belirli bir pencerenin içerisinde- görüntü açısından kabaca birbirlerine yakın olduğu gözlenmiştir. Uyumluluk düzeyi, 3 boyutlu etkilerin kabukta etkin olmaya başladığı noktada örneğin transvers bileşede, S dalgasının önündeki ilk kısımlarda- oldukça düşüktür. Kullanılan yöntemin performansı istasyondaki lokal gürültülerden dolayı, ki bu lokal gürültüler ISKB istasyonu için ihmal edilemeyecek kadar yüksektir, düşüş göstermiştir. Ayrıca, optimum kabuk parametlerini bulmak için tüm parametrelerin (derinlikler, hızlar, soğurulmalar, yoğunluklar) aynı anda taranması gereklidir. Uygulanmış olan yöntemde bu parametrelerin sadece bir bölümü ve kademeli bir şekilde taranmıştır, dolayısıyla sadece lokal bir optimum bulunmuştur. Kabukla ilgili tüm parametreleri optimize etmeye yönelik daha gelişmiş bir arama algoritması kullanılması (simulated annealing, genetic algorithms), sonuçların geliştirilmesine ve iyileştirilmesine yardımcı olacaktır. Teşekkür Bu çalışmada kullanılmış olan verilerin toplanmasına katkıda bulunan BU-KRDAE ve TUBITAK-YDBAE araştırıcılarına teşekkür ederiz. KAYNAKLAR 1. BOUCHON, M., 1981. A Simple Method to Calculate Green’s Functions for Elastic Layered Media , Bulletin of the Seismological Society of America , Vol.71 , No.4, pp.959-971. 2. ORGULU, G., 2002. Analysis of Regional Moment Tensor Inversion Method and Its Applications to the Izmit, Duzce Earthquake Sequences And Eastren Anatolian Earthquakes, Ph.D. Thesis, Bogazici University. 3. OZALAYBEY, S., ERGİN, M., AKTAR, M., TAPIRDAMAZ, C., BİÇMEN, F., YÖRÜK, A., 2002. The 1999 İzmit Earthquake sequences in Turkey: Seismological and Tectonic Aspects, Bull. Seism. Soc. Am.,92, 1.pp, 376-386. 4. PİCHON, X.LE., ŞENGÖR, A.M.C., DEMİRBAĞ, E., RANGİN, C., İMREN, C., ARMİJO, R., GÖRÜR, N., ÇAĞATAY, N., MERCİER DE LEPİNAY, B., MEYER, B., SAATÇILAR, R., TOK, B., 2001. The active Main Marmara Fault , Earth and Planetary Science Letters , 192 , 595-616. 195