TÜRK - Uluslararası Deprem Sempoyumu Kocaeli 2007

TÜRK - JAPON PROJESİ EDCVE AĞI DEPREM KAYITLARININ KAYNAK PARAMETRELERİNİN
İNCELENMESİ
Murat BEYHAN1, Engin ÇORUH1 ve Bekir TÜZEL1
[email protected], [email protected], [email protected]
Öz:Bu çalışmada deprem kaynak parametreleri; köşe frekansı (f0), sismik moment ve
gerilim düşümü gibi parametreler hesap edilmiştir. Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem
Araştırma Dairesi ve Japonya Uluslararası İşbirliği Ajansı (JICA) ortak projesi ile 1997
yılında aktif olan Deprem Zararlarının Azaltılması Araştırma Merkezi, Deprem Veri
Toplama ve Hasar Değerlendirme Altmerkezi deprem kayıtları kullanılmıştır. 168 depreme
ait 376 adet üç bileşenli hız sismograminin yatay bileşenleri (DB-KG) vektörel olarak
toplanarak Hızlı Fourier Dönüşümleri (FFT) alınmış ve ivme ve yerdeğiştirme spektrumları
elde edilmiştir. Kaynak parametreleri Andrews (1986) tarafından önerilen genlik
spektrumlarının integralleri kullanılarak hesaplanmıştır. Her bir deprem için yerdeğiştirme
spektrumlarının alçak frekans spektral düzeyleri ( ) , köşe frekansı ve enerji değişimleri
hesaplanmıştır. Bunun yanında sismik moment ve moment magnitüd değerleri her bir
deprem kaydı için hesaplanmıştır. fmax hesaplaması ve spektrumların -2 modeline göre
f>fmax için -2 ile uyumlu şekilde azaldığı görülmüştür. Elde edilen bazı gürültülü verilere
veri işlem sürecinde zaman kaybettireceğinden bu çalışmada yer verilmemiştir. Calismada
kullanilan depremlerin hiposantırı olarak Sistemin, Deprem Araştırma Dairesi’nin ve
Kandilli Rasathanesi’nin belirlediği noktalar alınmıştır.
İvme ve yerdeğiştirme spektrumları frekans ortamında hız verisinin genlik spektrumları
kullanılarak elde edilmiştir. Spektrumlar Boxcar fonksiyonu kullanılarak düzlenmiştir.
Elde edilen sonuçlar deprem kaynak parametrelerinin birbirlerine göre uyum içerisinde
olduğunu göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: Gerilme Düşümü, Köşe Frekansı, Moment Magnitüd, Sismik Moment, Spektral Düzey
Giriş
Deprem kaynağının fiziksel parametreler kullanılarak açıklanabileceği birçok araştırmacı tarafından ortaya
konulmuştur. Deprem kaynak anlayışı, büyük bir deprem durumunda faylanma sürecinin karmaşasının araştırılması için
geliştirilmiştir (Boatwright, 1988; Das and Aki, 1977, Fukao and Furumoto,1985; Kikuchiand Kanamori,1986). Bir
deprem kaydının fourier donüşümü alındığında frekans ortamında elde edilen genlik spektrumuna bakarak köşe frekansı
ve kesme frekansı (fmax) kolayca görülebilir. Köşe frekansının sismik momentin küpünün tersi ile orantılı olduğu
Brune (1970, 1971) tarafından açıklanmıştır. Brune’a göre büyük depremler küçük depremlere göre daha büyük alçak
frekanslı yer hareketi üretirler. Deprem magnitüdünün de büyümesi frekans ortamında band genişliğinin büyümesi buna
paralel olarakta köşe frekansının küçülmesi ve daha düsük frekanslarda olayların oluşması anlamına gelir (Kramer,
1996).
Calışmada her depreme ait sismik momentler de hesaplanmıştır. Sismik moment depremin kaynak parametrelerinden
biridir ve depremin büyüklüğü hakkında ki en önemli ölçütü verir. Sismik moment; depremin kaynak spektrumunun
yüksek peryotlu son kısmını temsil eder, büyük depremler için saçılmaya uğramayan bir büyüklüktür, son yıllardaki
modern sismik aletler sayesinde kolayca ve daha doğru şekilde belirlenebilir ve kayıp oranı jeolojik olarak belirlenmiş
fayın kayma oranı ile direk olarak ilişkilidir (Brune, 1968; Joyner and Boore, 1981; Wesnousky et al, 1983) .
Kanamori’nin tanımlamasına göre de moment magnitüd değerleri de her bir olay için hesap edilmiştir. Moment
magnitüd yerel ve bölgesel uzaklıklar için genliği temel alan magnitüdlere göre daha üstün görünür (Ottemöller and
Havskov, 2003).
Son yıllarda sismoloji alanındaki gelişmeler ve aletsel alanda ki yenilikler kaydedilen depremlerin sayısını da artırmakta
ve bu depremlere ait çalışmaların bilgisayarlar kullanılarak otomatik olarak yapılması gerekliliğini ortaya koymaktadır.
1
Afet İşleri Genel Müdürlüğü, Deprem Araştırma Dairesi
24
Bu çalışmada bu otomatik hesaplamalar proje sahası ve Anadolu plakası üzerinde meydana gelmiş bazı depremlerin
kaynak parametrelerini belirlemek için yapılmıştır (Şekil 1).
Şekil 1. Çalışmada kullanılan depremlerin dışmerkez dağılımı
Kullanılan Yöntem
Kaynak parametrelerini hesaplamak için öncelikle köşe frekansları (fc) ve ölçülmüş yerdeğiştirme spektrmunun düşük

alarak hesap edilmiştir (Andrews, 1986).
frekanslarda ki spektral düzeyi ( )  temel
Ω0 = 4S D3 /22 SV−12/ 2 , f c =
∞
1
2π
SV 2
,
SD2
J = SV 2
∞
(1).
∞
∞
S D 2 = 2 ∫ D(t ) ⋅ dt = 2 ∫ D ( f ) ⋅ df . SV 2 = 2 ∫ V (t ) ⋅ dt = 2 ∫ V ( f ) 2 ⋅ df
2
2
0
0
2
0
(2).
0
Spektral düzey ( Ω 0 ) ve köşe frekansı ( f c ) ve enerji akışı (J) yukarda ki eşitlikler kullanılarak elde edilmiştir.
Sismik moment ( M 0 ) elde edilen spektral düzey kullanılarak aşağıdaki eşitlik kullanılarak elde edilmiştir.
Ω 0 4πρβ 3 R
M0 =
Rθφ .FS .PRTINT
Eşitlikte ρ :2.8gr/cm3 : 3 km/sn
(3).
R: hiposantır uzaklığı (km) Rθφ : Yayınım örgüsü (Boore and Boatwright, 1984),
FS: 2 serbest yüzey etkisi ve PRTINT: 1 bileşen azalım faktörü.
Brune’un köşe frekansı için kullandığı eşitlikten köşe frekansı yerine konularak stres düşümü hesaplanmıştır.
⎛ ∆σ
fc = 4.9 ⋅ 10 ⋅ β ⋅ ⎜⎜
⎝ M0
6
⎞
⎟⎟
⎠
1/ 3
(4).
Çalışmada yer alan fmax kesme frekansının hesaplaması için sismik momentin bir fonksiyonu olarak verilen aşağıdaki
ifade kullanılmıştır.
f max = 7.31 ⋅ 10 3 ⋅ M 0
−0.12
(Faccioli, 1986)
(5).
Elde edilen sismik moment degerleri Kanamori’nin formülünde yerine konularak herbir olay için Moment magnitüd
degerleride hesaplanmıştır.
25
Mw =
2
log(M 0 ) − 10.7
3
(6).
Birçok deprem kaydı bilgisayar programları ile işlenmiş ve yazar tarafından yazılan programlar vasıtası ile kısa
zamanda depremlerin kaynak parametreleri hesaplanmıştır.
Sonuçlar
Elde edilen sonuçlar değerlendirilerek kaynak parametreleri arasındaki ilişkiler çıkarılmıştır. Sonuçların araştırmacılar
tarafından ortaya konulan ilişkiler ile uyum içerisinde olduğu ortaya çıkmıştır.
KAYNAKLAR
1. Andrews, D. J. (1986). Objective determination of source parameters and similarity of earthquake sizes, in
Earthquake Source Mechanics, S. Das, J. Boatwright, and C. H. Scholz (Editors), American Geophysical Union,
Washington, D.C., 259-267.
2. Boatwright, J. (1988). The Seismic Radiation from composite models of faulting, Bull. Seism. Soc. Am., 78, 489508.
3. Boore, D.M. and J. Boatwrihgt (1984). Avarage body-wave radiation coefficients, Bull. Seism. Soc. Am., 74, 16151621.
4. Brune, J.N., 1968. Seismic Moment, Seismicity, and rate of slip along major fault zones, J. Geophys. Res., 73, 777784.
5. Brune, J. N. (1970). Tectonic stress and spectra of seismic shear waves from earthquakes, J. Geophys. Res. 75,
4997-5009.
6. Brune, J. N. (1971). Correction in J. Geophys. Res. 76, 5002.
7. Das, S. and K. Aki (1977). Fault planes with barriers : A versatile eathquake model, J. Geophys. Res., 82, 56485670.
8. Facciolli, E. (1986). A study of strong motions from Italy and Yugoslavia in terms of gross source properties,
Geophys. Monograph 37, Maurice Ewing Series 6, 297-309.
9. Fukao, Y. And M. Furumoto (1985). Hierarchy in earthquake size distribution, Phys. Earth Planet. Inter., 37, 149168.
10. Joyner, W.B. and D.M. Boore, 1981. Peak horizontal acceleration and velocity from strong-motion records
including records from the 1979 Imperial Valley California Earthquake, Bull. Seism. Soc. Am., 71, 2011-2038.
11. Kanamori, H. (1977). The Eanergy release in great earthquakes. J. Geophys. Res., 82, 1981-1987.
12. Kikuchi, M. And H. Kanamori (1986). Inversion of complex body waves-II, Phys. Earth Planet. Inter., 43, 205222.
13. Ottemöller, L. And J. Havskov (2003). Moment Magnitüde Determination For Local And Regional Earthquakes
Based On Source Spectra. , Bull. Seism. Soc. Am., 93, No:1, 203-214.
14. Wesnousky, S.G., C.H. Scholz, K. Shimazaki , and T. Matsuda (1983). Earthquake Frequency distribution and the
mechanics of faulting, , J. Geophys. Res., 88, 9331-9340.
15. Press, Kramer, Steven. L., (1996), Geotechnical Earthquake Engineering. P. 70-71.
26