Krip eden fayların GPS ölçüleriyle izlenmesi: İzmit ve Hazar gölü - Palu fayından örnekler
Monitoring creeping faults with GPS measurements: The case studies of the  İzmit and Hazar lake - Palu faults
Yazar: SEDA ÖZARPACI
Danışman: PROF. DR. UĞUR DOĞAN ; PROF. DR. SEMİH ERGİNTAV
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Harita Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Geomatik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Jeodezi ve Fotogrametri = Geodesy and Photogrammetry

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında iki farklı bölgede GPS ölçüleri kullanılarak krip araştırması yapılmıştır. İlk çalışma sağ yanal doğrultu atımlı Kuzey Anadolu Fayı üzerinde 1999 İzmit deprem kırığı yüzey izi boyunca, ikinci araştırma ise sol yanal doğrultu atımlı kuzeydoğu güneybatı yönlü sıkışmalı Doğu Anadolu Fayı üzerinde Hazar Gölü - Palu segmenti boyunca gerçekleştirilmiştir.
1999 İzmit depremi fay yüzey izi boyunca 2014 - 2016 yılları arasında yılda iki defa olmak üzere faya mesafesi 400 metre ile 10 km arasında değişen 32 kampanya noktasında toplam 5 kampanya gerçekleştirilmiştir. Bununla beraber, bölgenin çevresinde bulunan TUSAGA-Aktif ve farklı kuruluşlara ait sürekli GPS ağlarına ilişkin sürekli GPS istasyonlarının 2013 - 2019 yılları arasındaki GPS ölçüleri, kampanya GPS verileriyle birlikte GAMIT/GLOBK (v10.7) programıyla değerlendirilmiştir. Değerlendirme işlemi sırasında 8 IGS istasyonu kullanılmış ve bu istasyonların kampanya tarihlerinde güvenilir olduklarını gösterebilmek adına Bursa-Wolf 3 boyutlu dönüşüm modeli kullanılarak uyuşum testi yapılmıştır. GLOBK yardımıyla günlük olarak elde edilen GPS çözümleri zaman serisi analizi ile yıllık, yarıyıllık etkilerden, aykırı ölçülerden temizlenmiş ITRF14 Avrasya referanslı hız alanı elde edilmiştir. Hız alanındaki plakanın dönmesi nedeniyle oluşan etki Avrasya plakasına göre tanımlı Anadolu plakasının kutup noktasına göre düzeltilmiştir. Elde edilen hız alanı fay paralel hızlara dönüştürülerek elastik yerdeğiştirme modeliyle en küçük kareler algoritması kullanılarak 1999 İzmit depremi yüzey izi boyunca krip hızı ve derinliği kestirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, en yüksek asismik kayma 1999 İzmit depremi dışmerkezine yakın ve hızı 12.7 mm/yıl (10.3 - 15.1, %95 g.a.) olarak belirlenmiştir. Doğuya ve batıya doğru ilerledikçe azalan bu yavaş kayma Sakarya Gölü'nün doğusunda ise sona ermektedir. Asismik kaymanın en yüksek değere ulaştığı bölgede krip derinliği 1.3 km (0.7 - 2, %95 g.a.) olarak kestirilmiştir.
Ayrıca bölgede deprem öncesinde de ölçmeleri bulunan GPS noktalarında da kampanya ölçmeleri gerçekleştirilmiştir. SISL ve SMAS 1994 yılından itibaren ölçmeye başlanmış, depremden önce ve hemen sonra ölçmeler devam ettiğinden, deprem anı ve sonrasında meydana gelen yerdeğiştirmeyi izlemek için veri kaynağı oluşturmuştur. Bu veriler yeniden değerlendirilmiş, kampanya ölçmelerinden sonra 2019 yılında bu baz tekrar ölçülerek deprem sonrası etkiler araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar 1999 İzmit depremi etkilerinin logaritmik olarak azalarak devam ettiğini ve burada yıllık 2.5 mm/yıl hızda kaymanın mevcut olduğunu göstermektedir. Deprem sonrası meydana gelen toplam yerdeğiştirme 30 cm'ye kadar ulaşmıştır ki bu deprem anındaki yerdeğiştirmenin yaklaşık %10'u kadardır.
Hazar Gölü - Palu arasında yapılan araştırmada ise, 2015 - 2019 yılları arasında yılda iki tekrar ölçme yapılarak 27 kampanya noktasında toplam 7 kampanya gerçekleştirilmiştir. Kampanya noktalarının faya yakınlığı 300 metre ile 4 km arasında değişmektedir. Faya olan mesafeleri 22 ile 400 km arasında değişen sürekli istasyonların 2014 ile 2020 arasındaki GPS gözlemleri değerlendirilmiş ve İzmit bölgesindeki değerlendirme tekrarlanarak hızlar bu sefer Arap plakasına göre oluşturulmuştur. Uzak alan verilerinin modellenmesi için tek bir profil oluşturulmuş ve uzun dönem kayma hızı 9.93 mm/yıl (7.73 - 12.13, %95 g.a.) ve kilitlenme derinliği 15.09 km (10.49 - 19.69, %95 g.a.) olarak kestirilmiştir. Yakın alanda ise 4 profil oluşturularak, Sivrice'den Palu'ya krip hızı ve derinliği elastik yarı uzay modeli uygulanmıştır. Elde edilen sonuçlara göre, bölgede ilk defa yüzeyde asismik kayma olduğu GPS verileri yardımıyla kanıtlanmaktadır. Hazar Gölü - Palu segmenti boyunca yüzeyde ortalama yaklaşık 6 mm/yıl (4.16 - 7.84, %95 g.a.) hızla yavaş kayma meydana gelmektedir ve bu sığ kaymanın derinliği segment boyunca ortalama 6.1 km (1.4 - 10.8, %95 g.a.) olarak kestirilmiştir.

Abstract:
Within the scope of this thesis, creep research has been accomplished in two different regions with using GPS measurements. The first study was performed along the 1999 Izmit earthquake rupture surface trace which is the part of the right lateral strike slip North Anatolian Fault, and the second study was carried out along the Hazar Lake - Palu segment on the left lateral strike slip East Anatolian Fault.
In the first region, along the 1999 Izmit earthquake surface trail, a total of 5 campaigns were carried out at 32 campaign points, ranging between 400 meters and 10 km, twice a year between 2014 and 2016. In addition, the GPS measurements of TUSAGA-Active and continuous GPS stations for the networks of different organizations, between 2013 and 2019 were processed with the GAMIT / GLOBK (v10.7) program. During the evaluation process, 8 IGS stations were used and a compatibility test was carried through using the Bursa-Wolf 3D transformation model to demonstrate that these stations were reliable on the campaign dates. With the daily time series analysis of GPS solutions attained from GLOBK, the ITRF14 Eurasian referenced velocity field, which is cleaned from the annual, semiannual effects and outliers, has been gained. The effect caused by the rotation of the plate in the velocity field was corrected according to Anatolian - Eurasian Euler Pole. The velocity field was converted to fault parallel. The creep velocity and depth were estimated along the surface trace of 1999 Izmit earthquake by using the least squares algorithm with the elastic displacement model. According to the results, the highest aseismic slip is close to the epicenter of the 1999 Izmit earthquake with the velocity of 12.7 mm/yr (10.3 - 15.1, %95 c.i.). This slow slip, which decreases as it moves east and west, ends in the east of Sapanca Lake. In the region where the seismic slip reaches the highest value, the depth of creep has been estimated as 1.3 km (0.7 - 2, %95 c.i.).
In addition, campaign measurements were carried out at GPS sites in the region before the earthquake. Measurements are being performed at SISL and SMAS since 1994, and due to the measurements were continued before and immediately after the earthquake, the data source gives an opportunity to monitor the displacement that occurred during and after the earthquake. This data was re-processed and after the campaign measurements, the SISL-SMAS base was re-measured in 2019 and the effects after the earthquake were investigated. The obtained results show that the effects of the 1999 Izmit earthquake have continued logarithmically, and that there is a slip about 2.5 mm/yr. The total displacement after the earthquake has reached up to 30 cm, which is about %10 of the displacement at the moment of the earthquake.
In the research conducted between Hazar Lake - Palu, between 2015 and 2019, a total of 7 campaigns were conducted at 27 campaign points by measuring twice a year. The proximity of the campaign points to the fault varies between 300 meters and 4 km. GPS observations between 2014 and 2020 of continuous stations with distances to the fault between 22 and 400 km were processed and the methodology which conducted in the Izmit region was repeated here, and this time the velocity field were taken referenced to Arabic plate. A single profile was created to model the far-field data, and long-term slip rate was estimated at 9.93 mm/yr (7.73 - 12.13, %95 c.i.) and locking depth was 15.09 km (10.49 - 19.69, %95 c.i.). In the near field, 4 profiles were produced, and the creep velocity and depth for the elastic half-space model was applied from Sivrice to Palu. According to the results, for the first time in the region, it is proved that there is aseismic slip along Hazar Lake - Palu segment of the East Anatolian Fault with the help of GPS data. Slow slip occurs at an average of about 6 mm/yr (4.16 - 7.84, %95 c.i.) along Hazar Lake - Palu segment, and the depth of this shallow slip as an average of 6.1 km (1.4 - 10.8, %95 c.i.) is estimated.