Kosismik GPS datasının modellenmes

İzmit depreminin ardından kısa süre içinde GPS noktalarında ölçümler alınarak depremin neden olduğu yer değiştirmeler belirlenmiştir (Reilinger vd., 2000).

Reilinger ve diğerleri bu gözlemleri ters çözümleme yöntemi ile modelleyerek fayın geometrisini ve derindeki kayma dağılımını ortaya çıkarmışlardır (Şekil 3.6). Bu araştırmacıların modeline göre kayma 4 bölgede yoğunlaşmaktadır ; Gölcük, batı Sapanca, doğu Sapanca ve Karadere bölgeleri. Batı Sapanca hariç bu kayma dağılımı arazi gözlemleri ile uyuşmaktadır. Buradaki yüksek kaymanın faya çok yakın olan iki GPS noktasına bağlı olarak oluştuğu düşünülebilir. Kayma genelde çok sığ derinliklerde meydana gelmekte ve 12 km'den sonra azalarak sıfırlanmaktadır.

Şekil 3.6. İzmit depremi öncesi için kayma dağılımları (Reilinger vd., 2000).

Bu çalışmada ise bu GPS yer değiştirmeleri yeniden modellenmiştir. Modellemede, Reilinger ve diğerleri gibi, EK-B'de ayrıntılarının bulunabileceği homojen ve elastik yarı uzayda olduğu varsayılan dikdörtgen düzlemler üzerinde meydanana gelen dislokasyon yöntemi uygulanmıştır (Okada, 1985).

Modelleme çalışmalarında öncelikle bir model fay oluşturulmuştur ve bu fayın mümkün olduğunca yüzey kırığının geometrisine ve konumuna uygun olmasına özen gösterilmiştir. Ancak Gölcük'ün batısında fay kırığı deniz altında devam ettiğinden fayın bu uçta nerede sonlandığı direk olarak gözlemlenememektedir. Kırığın batıya doğru ne kadar devam ettiğini ortaya çıkartmak için, model fay, doğrultusu boyunca 5 km'lik parçalara bölünerek (30x5 km) deneme yanılma yöntemi (forward modelling) kullanılmıştır. Ayrıca fayın deniz icindeki konumu belirlenirken çeşitli deniz içi ve sismolojik çalışmalardan da faydalanılmıştır (Kuşçu vd., 2002; Le Pichon vd., 2002, Karabulut vd., 2002). Çeşitli testlerden sonra fayın Hersek

burnunun 15-25 km batısında sonlandığı anlaşılmaktadır. Bu sonuç daha önce yapılan çeşitli disiplenlerdeki çalışmalarla da uyumludur (Armijo vd., 2000; Reilenger vd., 2000; Wright vd., 2001; Çakır vd., 2001, 2002, 2003, Feigl vd., 2002). Model fay 150 km uzunlukta ve 16 km genişlikte olup arazi gözlemlerine, doğrultu atımlı fayların genel geometrisine ve fokal mekanizma çözümlerine (Harvard CMT, Örgülü ve Aktar, 2001) uygun şekilde düşey eğimli olarak belirtilmiştir. Bu derinlik de yine deneme yanılma yoluyla bulunmuştur. Diğer bir şekilde, fay parçalarına belirli bir miktarda atım verilmiş ve derinlik miktarlari değiştirilerek en uygun derinlik belirlenmiştir. Fayın gemoetrisi yukarıda anlatıldığı şekilde belirlendikten sonra, lokal normal atımlar dikkate alınmayarak her bir fay parçası için tamamen sağ yönlü doğrultu atımlı kaymalar (pure right-lateral slip) verilmiş ve Okada (1985) tarafından verilen formüller kullanılarak (bakınız EK-B) bu kaymaların GPS gözlem noktalarında ne kadar ve hangi yönde yer değiştirmelere neden olduğuna bakılmıştır. Bu şekilde GPS gözlemleri ile aynı noktalarda Okada formulasyonu ile belirlenen yerdeğiştirmeler tutturulmaya (fit) çalışılmıştır. Bir diğer deyişle, GPS vektörleri simüle edilmiş, yani modellenmişlerdir. Bu model vektörlerle GPS gözlemlerinin uyumu hem görsel hemde sayısal olarak (rms – ortalama kare kök) kontrol edilmiş ve uyumun mümkün olan en iyi seviyeye indirilmesine çalışılmıştır. Kayma miktarları verilirken arazi gözlemleriyle uyumlu miktarlar verilmesine son derece önem verilmiştir (Şekil 3.7.). Bunun nedeni ise GPS, InSAR, üçgen ağı ölçümü ve benzeri gözlemler çok farklı fay parametreleri (yani atım miktari, fayın eğimi ve doğrultusu vs) ile açıklanabilmektedir (Çakır vd., 2003). Diğer bir deyişle çözüm tek değildir. Dolayısı ile jeolojik gözlemlere uyumlu bir çözümün bulunabilmesi arzu edilmiştir.

Şekil 3.7. 17 Ağustos 1999 İzmit depremi sonrası yapılan arazi çalışmalarında ölçülen yüzey atım miktarları (Barka vd., 2002)

Şekil 3.8’de GPS verileri ve bu çalışmada bulunan en iyi modelin (4.4 cm rms hata payı ile) bu noktalarda tahmin ettiği yer değiştirmeler gösterilmektedir. Bu şekilde siyah renkle gösterilen vektörler GPS yer değiştirmelerini, kırmızı vektörler ise modelleme sonucu bulunan yer değiştirmeleri göstermektedir. Kullanılan model fay ise mavi çizgi ile gösterilmektedir. Bulunan bu fay modeli Şekil 3.8’de görüldüğü gibi GPS gözlemlerini oldukca iyi bir şekilde tahmin etmektedir. Ancak faya yakın bazı vektörlerde hata payı 10 cm’ye kadar ulaşmaktadır (Şekil 3.9). Bu noktada hatırlanması gerekir ki, yüzey kırığı boyunca fayın hem geometrisinde hemde üzerindeki atım miktarinda ani değişikliklerin (Şekil 3.7.) meydana geldiği arazi gözlemlerinde ortaya çıkmaktadır (Barka vd., 2002). Dolayısı ile model fayın yüzey kırığına göre çok daha basit olarak belirlenmesinin, faya yakın kesimlerdeki bazı GPS noktalarının arzu edilen şekilde modellenememesine yol açtığı söylenebilir.

Şekil 3.8. Gözlemlenen GPS yer değiştirmeler (Reilinger vd., 2000) ve bunlardan hesaplanan model yer değiştirme vektörleri. Siyah renkle gösterilen vektörler GPS yer değiştirmelerini, kırmızı vektörler ise modelleme sonucu bulunan yer değiştirmeleri göstermektedir.

Şekil 3.9. Gözlem ve model arasındaki farklar.

Bulunan model fay parametreleri EK C’de yer alan Tablo C.1’de verilmektedir ve kullanılan parametrelerin açıklaması ise Şekil 3.11.’de görülebilir. Bu model fay topoğrafya üzerinde 17 Ağustos 1999 ve 12 Kasım 1999 depremlerinin yüzey kırıkları ile beraber Şekil 3.10.a’da gösterilmektedir. Bu şekilde görüldüğü gibi bulunan model fay yüzey kırığı ile örtüşmektedir, ancak yüzey kırığının tersine uç etkisi problemini kaldımak için model fay sürekli ve yumuşak (smooth) bir şekilde belirlenmiştir. Fay geometrisindeki bu güzel uyum modelleme ile elde edilen kayma miktarlarıyla arazide gözlenen ve Barka ve diğerleri (2002) tarafından verilen kayma miktarları arasında da mevcuttur (Şekil 3.10.b). Model parametrelerinden hesaplanan sismik moment, Mo, 1.91x1020 Nm (Mw=7.5) sismik çalışmalarla elde edilen momentle uyumludur (1.7-2.0, Yagi ve Kikuchi, 2000, Toksöz vd., 1999).

Ş eki l 3.10. (a) 17 A ğust os 1999

İzmit depremi yüzey k

ır ığ ın ın (mavi ) l okasyonu. K ırm ız ı ile g ös terilen çizg i ise k os ismik GPS y er de ği ştirmelerin in mo de llemesi için k ullan ıla n fayd ır. (b) GPS veri le ri ni n model le nmesi nden el de edi le n yüzeydeki at ım miktarlar ı

ile arazide ölçülen at

ım miktarlar ın ın (B arka vd.,2002) kar şı la şt ır ılmas ı.

Şekil 3.11. : Tablo C.1’de kullanılan model fay parametrelerinin örnek bir fay üzerinde gösterimi.

Yukarıda anlatılan sonuçlardan bu modelin oldukca makul bir model olduğu söylenebilir. Ancak bu modelde her bir parça üzerindeki kaymanın yüzeyden 16 km derinliğe kadar aynı olması elbette gerçekci değildir. Derinlerde değişen kayma modelleri GPS datasını daha iyi bir şekilde açıklamaktadır (örneğin Reilinger vd., 2000; Çakır vd., 2003). Fakat burada elde edilen model ve gözlem arasındaki uyum (fıt) açısından diğer sözü edilen modellerle elde edilen sonuçlar arasında çok büyük bir fark yoktur. Buradan anlaşılmaktadır ki yapılan modellemenin hassasiyeti GPS datasının alansal dağılımına bağlıdır. Yani eldeki GPS datasının çözünürlüğü boylesi basit bir modele imkan tanımaktadır. Burada elde edilen modelin oldukca basit olmasına rağmen, fay doğrultusu boyunca bulunan atımların dağılımı açısından ana hatları ile daha önce aynı data ile ve diğer statik data ile elde edilen modellerle benzerlik göstermektedir (Reilinger vd,. 2001, Şekil 3.6; Çakır vd., 2003). En önemli ortak nokta ise arazide gözlenen kayma dağılımın modelle benzerlik göstermesidir. Burdan da fay segmentasyonunun bir dereceye kadar derinlerde de mevcut olduğu anlaşılmaktadır.

Bulunan modele göre 17 Ağustos 1999 Izmit depreminin bölgede meydana getirdiği yatay ve düşey yöndeki deformasyon Şekil 3.12’de gösterilmeye çalışılmıştır. Şekilde yatay yöndeki yerdeğiştirmeler belirli noktalarda vektörlerle gösterilirken düşey yöndeki deformasyon alansal olarak haritalandırılmıştır. Doğrultu atımlı faylara tipik olarak düşey yöndeki deformasyon çapraz bir şekilde (2 yükselme, 2 çökme olarak) 4 ana lop halinde oluşmaktadır. Model sürekli kayıt yapan TUBI noktasına meydana gelen 8.5 cm’lik çökmeyi iyi bir şekilde (6.5 cm) tahmin etmektedir (Bölüm 3.2.1 ).

Şekil 3.12. : Hesaplanan model sonuçlarına göre 17 Ağustos 1999 Izmit depreminin bölgede meydana getirdiği yatay ve düşey yöndeki deformasyon.