Coulomb çalışmalarında 17 Ağustos 1999 İzmit depremi ve 12 Kasım 1999 Düzce depremleri modellenmiştir. Coulom hesaplamaları ile ilgili detay bilgiler EK-A’da verilmiştir. Bu çalışmada öncelikle 17 Ağustos 1999 İzmit depreminin Marmara bölgesinde meydana getirdiği statik gerilim ortaya çıkartılmış ve bu değişimin deprem sonrası meydana gelen artçı şokların lokasyonlarının bu modelle uyum gösterip göstermediği araştırılmıştır. İkinci aşamada Izmit depreminin meydana getirdiği gerilimin Düzce fayı üzeride oluşturduğu gerilim araştırılmıştır. Daha sonra her iki deprem birden modellenerek bölgedeki gerilim ortaya çıkartılmıştır.
4.1. 17 Ağustos 1999 İzmit depremi
1900’den 1999 İzmit depremi öncesine değin bölgede meydana gelen ve büyüklükleri M.6 olan depremlerin neden olduğu gerilme değişimi Ferrari vd., (2000) tarafından ortaya çıkartılmıştır (Şekil 4.1). Bu çalışmaya göre 1999 İzmit depremi öncesi meydana gelen bu depremlerın Izmit episantırı civarında 0.5-2 barlık bir gerilim artışına neden olduğu anlaşılmaktatır.
Şekil 4.1. 1999 İzmit depremi öncesi meydana gelen ve büyüklüğü, M>6 olan depremler için hesaplanan Colomb gerilimi dağılımları (derinlik 6 km.’dir). Çalışılan alan sol üst köşede gösterilmiştir. Modellemede kullanılan fay parçaları sarı renkte, episantırları ise içi kırmızı dolgulu daireler ile ifade edilmiştir.Colomb gerilimlerinin birimi bar’dır (Ferrari vd.2000’nden).
Fay geometrisi ve kayma miktarı Coulomb modellemesinin temelini oluşturmaktadır. Dolayısı ile fay parametreleri nekadar doğru ise ortaya çıkartılan gerilim değişimide o kadar doğru olmaktadır. Örneğin Stein ve diğerleri (:::) daha sonraki Coulomb çalışmalarında jeodezik yöntemlerle elde edilen fay parametrelerini kullanarak 1992 Landers depremi artçı şoklarını çok daha iyi bir şekilde tahmin etmişlerdir. Izmit depreminin meydana getirdiği gerilim değişimi bugüne değin bir çok araştırmacı tarafından ortaya konmuştur (Ferrari vd., 2000; King vd., 2001; Papadimitriou vd., 2001; Pınar vd., 2001; Parsons vd., 2000). Ancak bütün bu çalışmalarda kullanılan fay parametreleri çok detay olmayıp yaklaşık olarak alınmıştır. Detay olmayan böylesi parametrelerle artcı şoklar ve Marmara bölgesi deprem tehlikesi ortaya konulmaya çalışılmıştır. Bu çalışmada ise kullanılan parametreler kosismik GPS verilerinin modellenmesi ile ortaya çıkartılan modelden elde edilmiştir. Daha önceden de belirtildiği gibi bu fay arazi gözlemleri ile de iyi bir uyum göstermektedir. Kullanılan bu fay parametreleri Izmit depremi kosismik SAR verilerini 2.4 cm’lik bir hata (rms) ile tahmin etmektedir (Ziyadin Çakır, kişisel görüşme). Bu çalışmada kullanılan fay parametrelerinin bir çok gözlemle uyum içinde olması, gerilim dağılımı hesaplamalarının daha doğru bir şekilde ortaya konmasına yol açmaktadır.
GPS ve arazi gözlemleri ile elde edilen bu fay parametrelerini kullanarak hesaplanan İzmit depreminin optimum konumlu doğrultu-atımlı fay düzlemlerinde 10 km derinlikte meydana getirdiği statik gerilme haritası, Düzce depremine kadar meydana gelen artçı şoklarla birlikte Şekil 4.2’de gösterilmektedir. Hesaplamada sürtünme katsayısı daha önce yapılan çalışmalarla uyumlu bir şekilde 0.4 olarak alınmıştır (Stein vd., 1997; Nalbant vd., 1998). Bu şekilde görüldüğü gibi artçı şokların büyük çoğunluğu (> % 80) gerilimin arttığı alanlarda yer almaktadır. Doğrultu atımlı faylara tipik olarak maksimum gerilme fay uçlarında meydana gelmektedir. Yani doğu Marmara (Yalova ve Çınarcık baseni civarı) ve Duzce ovası civarında gerilim 2 barın üzerine çıkmaktadır, ki bu miktar bir depremin tetiklenmesi için gerekli minum değer olarak kabul edilen 0.5 barın çok üzerindedir. Zaten 3 ay sonra oluşan Düzce depreminin episantırı civarında gerilimin 2 barın üzerinde artması İzmit depreminin Düzce depremini tetiklediği sonucuna varılabilir.
Ş eki l 4.2. İzmi t depremi ni n opt im um konuml u do ğrultu-at ıml ı fay düzl eml eri nde 10 km deri nl ik te meydana get ir di ği statik g erilme h aritas ı. K ırm ız ı çizgiler sa ğ yanal at ıml ı fa ylar ı, be yaz çiz giler ise so l y anal at ıml ı fa yla rı temsil etmek ted ir
Coulomb çalışmalarıyla genel olarak artçı şokların yerleri başarı ile tespit edilebilmektedir ancak civardaki büyük bir depremin tetiklenme zamanı konusunda bir yorum yapılamamaktadır. Bu zaman periyodu bir kaç saniyeden aylar ve yıllar mertebesinde değişmektedir (King ve Cocco, 2001). Buradan deprem tetiklemelerininde statik gerilme artışının yanı sıra diğer bir çok faktörlerinde etkili olduğu anlaşılmaktadır. Örneğin Düzce depreminin ayrıca İzmit depremi sonrası oluşan ve doğuya doğru hareket ettiği düşünülen vizkoelastik deformasyonlar tarafından tetiklenmiş olabileceği deprem sonrası yapılan GPS çalışmalarıyla ortaya konulmaktadır (Bürgman vd., 2002; Ergintav vd., 2002). Ayrıca genel olarak deprem sonrası kabuk icindeki sıvıların hareketlenmesininde depremlerin tetiklenmesine neden olduğu düşünülmektedir (Wood,1994).
Yalova ve Çınarcık baseni civarında gözlemlenen yoğun sismik aktiviteye, bu bölgede meydana gelen yüksek gerilim artışının neden olduğu söylenebilinmektedir. Fay uçlarınının yanı sıra, yüksek sismisitenin meydana geldigi bir diğer bölge ise Doğu Sapanca ve Karadere segmentleri arasında kalan Akyazı civarında yer almaktadır. Bu sıçrama bölgesinde (step-over) gözlenen ve GPS modellemesinden de ortaya çıkartılan düşük kaymanın deprem sonrası aktivite ile dengelendiği düşünülmektedir. Coulomb modeli bu düşünceyi doğrulamaktadır.
4.2. 17 Ağustos 1999 İzmit depreminin Düzce fayı üzerinde meydana getirdiği gerilim
12 Kasım 1999 Düzce depremi sonrası yapılan arazi çalışmalarında 5 metreye varan sağ yönlü doğrultu atımlı yer değistirmeler ölçülmüştür (Barka vd., 2002; Şekil 3.7). Bunun yanı sıra lokal olarak Eften Gölü civarında 4 metreye varan düşey atımlar da meydana gelmiştir. Ancak çeşitli fay odak mekanizmaları çozümleri (Harvard CMT; Kandilli Rasathanesi; USGS) ve detay sismoloji, GPS ve SAR interferometrisi çalışmalarından düzce fayının 50-60° kuzeye doğru eğimli olduğu anlaşılmaktadır (Ayhan vd., 2001; Yagi ve Kikuchi 2001; Bürgmann vd., 2002; Örgülü ve Aktar, 2001 - Ek D ).
1999 Izmit depreminin Düzce bölgesi civarinda statik gerilimi arttırdiği Şekil 4.2’de açıkça görülmektedir. Ancak bu gerilim değerleri optimum konumlu düşey doğrultu- atımlı fay düzlemleri üzerinde hesaplanan gerilmelerdir. Şekil 4.2’de görüldüğü gibi
Düzce fayı optimum fay düzlemlerine paraleldir. Fakat fay kuzeye doğru eğimli olduğu için hesaplanan bu gerilmeler tamamen Düzce fayı üzerine düşen gerilmeler değildir. Bu nedenle Düzce fayı üzerine düşen gerilimleri ortaya çıkarmak için daha önceki çalışmalara uygun olarak kuzeye doğru 60° eğimli bir model fay düzlemi oluşturuldu (Bakınız Ek D). Yaklaşık olarak yüzey kırığına paralel bir şekilde alınan model fay 42 km uzunlukta olup 15 km derinliğe kadar inmektedir. İzmit depreminin Düzce fay düzlemi boyunca neden olduğu gerilim değişimi dağılımı ayrıntılı bir şekilde ortaya çıkartmak için model fay 3x3 km’lik dikdörtgen parçalara bölününerek (toplam 80 parça) her bir parça üzerine düşen gerilim (resolved stress) hesaplanmıştır. Hesaplanan bu gerilimler daha sonra interpole edilmiştir. Örneğin Şekil 4.3’de Düzce fayı üzerinde meydana gelen Coulomb gerilim değişimi üç boyutlu olarak gösterilmektedir. Mavi vektörler kesme gerimesinin yönün ve büyüklüğünü vermektedir. Şekilde görüldüğü gibi batıdan doğuya doğru ve de yüzeyden derinlere doğru gerilme 16 bardan 1 bara düşmektedir. Ancak bu noktada hatırlanması gereken 16 barlık bu gerilmenin gerçeği yansıtmayıp fay ucu etkisinden kaynaklandığıdır (edge effect). Düzce depremi hiposentırı civarına meydana gelen gerilim artışı ise yaklaşık 1.4 bardır (Şekil 4.4). Bu değer bir depremin tetiklenmesi için yeterince büyük bir gerilim artışıdır (King ve Cocco, 2001).
İzmit ve Düzce depremlerinin her ikisinin birden bölgede oluşturduğu statik gerilme Şekil 4.5’de gösterilmektedir.Düzce fayı üzerinde verilen kayma miktarları arazi Barka ve diğerlerinden (2002) uyarlanmıştır. Düzce kırığının doğu ucu ile 1944 Mudurnu depremi arasında kalan ve bu yüzyılda kırılmayan bölgede gerilim artışı mevcuttur. Arada kalan mesafe düşünüldüğünde ve bölgede Barka ve diğerleri (2002) tarafından yapılan detay peleosismoloji çalışmalarından bu bölgede yakın gelecekte M=6’dan daha büyük bir depremin meydana gelme olasılığın düşük olduğu ortaya çıkmaktadır. Diger taraftan İzmit kırığının batı ucundaki gerilme artışı Marmara denizi altında devam eden Kuzey Anadolu fayı üzerinde deprem tehlikesi riskini arttırmış bulunmaktadır (Şekil 4.4) (Ferrari vd., 2001; Parsons vd 2000).
Şekil 4.4. Düzce fayı üzerinde meydana gelen Coulomb gerilim değişiminin kontür haritası Şekil 4.3. Düzce fayı üzerinde meydana gelen Coulomb gerilim değişiminin üç boyutlu olarak gösterimi.
Ş
eki
l 4.5.
İzmit ve Düzce depremlerinin her
ikisinin birden bölgede olu
ştu rd uğ u statik g erilim d ağ ılı m ı. K ırm ız ı çizgiler sa ğ yanal at ıml ı faylar ı, mav i çizg iler ise so l y an al at ıml ı faylar ı temsil etmek ted ir.