3 KASIM 2002 DENALİ (ALASKA) DEPREMİ: HARVARD ÇÖZÜMÜ

3 KASIM 2002 DENALİ (ALASKA) DEPREMİ: HARVARD ÇÖZÜMÜ

3 KASIM 2002 DENALİ (ALASKA) DEPREMİ: HARVARD ÇÖZÜMÜ İLE KARŞILAŞTIRILMASI
Serkan ÖZÇELİK1, Ali PINAR1
[email protected], [email protected]
Öz: 3 Kasım 2002 tarihinde Alaska’nın orta bölgesinde yer alan Denali Fay Sistemi (DFS)
üzerinde (63.74N,147.69W) sağ yönlü doğrultu atımlı bir deprem meydana gelmiştir.
Yaklaşık 300-330 km yüzey kırığına sahip deprem, uzak alan cisim dalgaları kayıtlarından
Kikuchi ve Kanamori (1991) tarafından geliştirilen dalga şekli ters çözüm yöntemiyle
değerlendirilmiş ve üç alt olayla açıklanabilmiştir. Birinci alt olay Susitna Glacire bindirme
fayının bulunduğu bölgede, en büyük enerji boşalımının meydana geldiği ikinci alt olay
Denali Fayının orta kısmında ve üçüncü alt olayda Denali ve Totschunda Fayının kesiştiği
noktada oluşmuştur. Denali depremi için toplam kaynak parametreleri, doğrultu, eğim,
atım, sırasıyla, 298º, 56º, 171º, toplam sismik moment, M0=2,82x1020 Nm olarak
bulunmuştur. Toplam ve alt olayların CMT çözümleri ve elde edilen kaynak parametreleri,
bölgenin tektoniği ile uyumludur. Harvard Seismology tarafından CMT çözümü yapılan
2002 Denali depreminin parametreleri birinci fay düzlemi için doğrultu, eğim, atım sırası
ile, 296º, 71º, 171º, ikinci fay düzlemi için, 29º, 82º, 19º belirtilmiştir. Harvard tarafından
depremin dış merkez koordinatları, 63.23ºN, 144.89ºW olarak verilmiştir. Bu da depremin
ilk hareket noktasından yaklaşık 200 km uzağa denk düşmektedir. Başlangıç noktasından
itibaren olan bu uzaklık enerjinin en fazla açığa çıktığı yerdir.Harvard çözümlerinin bir
depremin ayrıntıları için ne denli güvenilir olduğu tartışılmalıdır.
Anahtar Kelimeler : Dalga Şekli Ters Çözümü, Harvard, Sağ Yönlü Doğrultu Atım, Yüzey Kırığı.
Giriş
23 Ekim 2002 tarihinde Mw:6.7 büyüklüğünde meydana gelen Nenana dağı depremini takip eden 10 gün sonra Denali
Fay Sistemi (DFS) üzerinde 3 Kasım 2002’de büyüklüğü Mw: 7.9 (NEIC) Denali Fayı depremi meydana gelmiştir
(Şekil 1). Arazi gözlemleri sonucu, toplam kırık uzunluğu yaklaşık 300-330 km olan Denali Fayı depreminde 3 ayrı fay
parçası kırılmıştır (USGS). İlk hareket DFS’nin güney ucundaki Susitna Glacier bindirme fayı üzerin de başlamış
(Şekil 1), daha sonra kırık Denali Fay sisteminin ana bölümüne doğru doğu-batı yönünde hareket etmiş ve Totschunda
fayına ulaşıncaya kadar yaklaşık 220 km boyunca sağ yönlü
(D-B) doğrultu atımlı şekilde devam etmiştir
(Ratchkovski ve diğ., 2003). Totschunda fayı üzerinde yaklaşık kuzeybatı-güneydoğu yönünde ilerleyerek son
bulmuştur. Yapılan arazi gözlemlerine göre, en büyük yer değiştirme 8.8m olarak Totschunda ve Denali Fayı birleşim
noktasında görülmektedir (Eberhart – Phillips ve diğ., 2003).
3 Kasım 2002 Denali depreminden yaklaşık 10 gün öncede Mw:6.7 büyüklüğünde Nenana depremi meydana gelmiştir.
Bufe (2004), Nena Dağı depremini, Denali depreminin bir öncü şoku olarak değerlendirmektedir.
Bu çalışmada, 2002 Denali depreminin dalga şekli ters çözümünden kırılma süreci incelenerek kaynak parametreleri ve
CMT (Centroid Moment Tensor) çözümleri elde edilmiştir. 2002 Denali Fayı Depremi üç alt olay ile açıklanabilmiştir
ve alt olayların oluşum mekanizmaları, Denali Fay Sisteminin özelliklerini yansıtmaktadır. Harvard tarafından yapılan
çözümler, depremin belli bir kısmının özelliğini yansıtmaktadır.
Kullanılan Yöntem
Bu çalışmada, Kikuchi ve Kanamori (1991) tarafından geliştirilen ters çözüm tekniği kullanılmıştır. Bu yöntemde,
depremin faylanma mekanizması, sismik momenti ve maksimum enerjinin açığa çıktığı yer ve zaman
belirlenebilmektedir. Bu yöntemi kullanarak depremde açığa çıkan enerjinin zaman ve uzaysal dağılımı
incelenebilmektedir. Bu, iki aşamada yapılmaktadır. İlk aşamada, gözlemsel sismogramları tek bir şokla modellemek
için bütün olasılıklar denenmektedir. Farklı odak derinlikleri için ters çözüm yapılarak gözlemsel ve teorik
sismogramlar arasındaki uyumun hangi derinlik için en iyi olduğu belirlenmektedir. Farklı derinlik ve kabuk yapıları
denenmesine rağmen gözlemsel sismogramlarda hala yol-zaman grafiğinde yer almayan fazlar varsa ters çözüm
işlemine ikinci bir şok ilave ederek işlemlere devam edilmektedir.
1
İstanbul Üniversitesi Müh. Fak. Jeofizik Müh. Böl., Avılar Kampüsü, Avcılar/İstanbul
45
Ters çözüm işleminin ikinci aşamasında, kırılma sürecinde açığa çıkan sismik momentin zaman ve uzay boyutundaki
değişimi incelenmektedir. Bunu yapabilmek için fay düzlemi doğrultusu boyunca çok sayıda nokta kaynak
yerleştirilmektedir. Her bir nokta kaynak, yükselim zamanı ve kırılma zamanı 1 sn olan kaynak zaman fonksiyonu ile
temsil edilmekte ve nokta kaynakların faylanma mekanizması ters çözümün birinci aşamasında elde edilen
mekanizmadır. Oluşturulan nokta kaynak serisi kullanılarak ikinci aşamadaki ters çözüm işlemi tekrarlanmaktadır. Her
bir nokta kaynak için skalar sismik moment değeri elde edilmektedir. Nokta kaynaklar arasındaki zaman farkı 1 sn
alınmaktadır. Buradan şokların kırılma zamanı elde edilmektedir.
Şekil 1. Şematik olarak Denali Fay Sistemi ve 3 Kasım 2002 Denali Fayının dış merkezi (yıldız) gösterilmektedir
(IRIS). Oklar hareket yönü, elde edilen alt olayların ve toplam olayın odak mekanizma çözümleri belirtilmiştir. Solda
Harvard CMT çözümü ve içi dolu daire de Harvard tarafından verilen depremin dış merkezini göstermektedir.
Şekil 2. 2002 Denali fayı depreminin kaynak – zaman fonksiyonu, toplam ve alt olayların odak mekanizması çözümü.
Gözlemsel (üsttekiler) ve hesaplanan (alttakiler) dalga şekilleri.
46
Tablo 1. Green fonksiyonu için
kullanılan hız modeli (Dreger ve diğ.,
2004).
Kalınlık
(km)
3.0
8.0
13.0
5.0
11.2
50.0
P
Dalga
Hızı
(km/s)
5.40
5.90
6.25
7.10
7.90
8.29
S
Dalga
Hızı
(km/s)
3.07
3.35
3.55
4.03
4.49
4.71
Yoğunluk
(kg/m3)
2550
2690
2790
3030
3260
3370
Başlangıç
zamanıτp (saniye)
(1) 2.0-15.0
(2) 19.0-69.0
(3) 74.0-98.0
Toplam
Mo
x1020
Nm
0.74
3.04
0.48
2.82
Doğrultu
(º)
Eğim
(º)
Atım
(º)
162.40
298.30
46.50
297.00
39.00
68.90
30.00
55.80
70.30
174.30
-96.30
171.40
Harvard
7.48
296/29
71/82
171/19
Sonuçlar
Uzak alan cisim dalgaları ile yapılan ters çözümleme çalışması sonucunda Denali depreminin üç alt olaydan meydana
geldiği bulunmuştur (Şekil 2). Eberhart-Phillips ve diğ., (2003), arazi gözlemleri sonucu Denali depremi ile ilgili olarak
yaklaşık 330 km uzunluğunda, sağ yönlü doğrultu atım özelliğinin hakim olduğu yüzey kırığı gözlemlemişlerdir.
Azimutal dağılımı oldukça iyi sayılabilecek 23 istasyondan alınan P dalgası kayıtları, zaman penceresi 100s seçilerek
ters çözümlemede kullanılmıştır. Gözlemsel sismogramlar için zaman uzaklık tablosu kullanılarak seyahat zamanları
elde edilmiştir. Green fonksiyonları farklı derinlikler için bir referans noktasında hesaplanmaktadır. Green fonksiyonu
hesaplanırken, öncelikle kaynak bölgesi için Dreger ve diğ., (2004) tarafından oluşturulmuş yer altı hız modeli
kullanılmıştır (Tablo 1). CMT odak derinliği 15 km olarak bulunmuştur. Bu derinlikte, gözlemsel ve sentetik
sismogramlar arasındaki hata oranı en az düzeydedir. Nenana ve Denali depremlerinin oluşturduğu artçı şokların
derinlik dağılımları 15-20 km kadar ulaşmaktadır (Ratchkovski ve diğ.,2003). Denali depremi dalga şekli ters
çözümlenmesi sonucunda üç şok ile açıklanabilmiştir (Şekil 2). Glasier bindirme fayının bulunduğu noktada birinci
şokun CMT çözümü KG yönlü ters faylanma bileşeni içermektedir (Şekil 2) Denali depremi ile ilgili hesaplanan kaynak
parametreleri Tablo 2’de, dalga şekli ters çözüm sonuçları Şekil 2’de gösterilmektedir. Bulduğumuz sonuç ve çözümler
Harvard ile karşılaştırıldığında, Denali depreminin tamamen doğrultu atımlı faylanma özelliği göstermediği, ilk
hareketin meydana geldiği noktada ters faylanma bileşeni bulunduğu görülmüş (Şekil 2), en büyük yer değiştirmenin
meydana geldiği Denali ve Totschunda Fayları birleşim noktasında normal faylanma bileşenleri (Şekil 2) bulunduğu
görülmektedir. Çözümlerimiz arazi gözlemleri ve bölgenin tektoniği ile iyi bir uyum sağlamaktadır. Bu çalışmada
hesaplanan toplam kaynak parametreleri (Tablo 2), Harvard tarafından elde edilen kaynak parametreleri ile uyumludur
fakat en büyük enerjinin açığa çıktı noktada hesapladığımız sismik moment ile Harvard tarafından verilen sismik
moment arasında yaklaşık iki katı fark bulunmaktadır.
KAYNAKLAR
1.BUFE, C. G., 2004. Stress transfer to regional faults from the great 1964 Alaskan earthquake, abstract, Seism. Res.
Lett. 75, 279.
2. DREGER, S.D., D.D. OGLESBY, R. HARRIS, N. RATCHKOVSKI AND R. HANSEN, 2004, Kinematic and
dynamic rupture models of the November 3, 2002 Mw7.9 Denali, Alaska, earthqukae, Geophysical Res. Lett., Vol.31,
LO4605.
3. EBERHART – PHLİPS, D.E., et all., 2003, The 2002 Denali fault earthquake, Alaska: A large magnitude slippartitioned event, Science, 300, 1113-1118.
5. GRANTZ, A., 1966, Strike Slip Faults in alaska, U.S. Geological Survey Open-File Report 267, pp.82.
6. KIKUCHI, M., and H. KANAMORI, 1991, Inversion of complex body waves – III. Bull. Seis. Soc. Am., 81. 23352350.
7. OZACAR, A.A.; S.L. BECK and D.H. CHRİSTENSEN, 2003, Source process of the 3 November 2002 Denali fault
earthquake (Central Alaska) from teleseismic observations, Geophysical Res. Lett., Vol.30, No. 12, 1638.
8. RATCHKOVSKI, N.A., et. all., 2003, Aftershock sequences of the Mw 7.9 Denali Fault, Alaska, Earthquake of 3
November 2002 from Regional Seismic Network Data, Seismological Res. Lett., Vol.76,6, 743-751.
47