Batı Marmara Bölgesi'nde meydana gelen küçük depremlerin kaynak mekanizması çözümleri ve gerilme analizleri
Source mechanisms and stress analysis of small earthquakes occured in the Western Marmara Region
Yazar: BURÇİN DİDEM TAMTAŞ
Danışman: PROF. DR. EŞREF YALÇINKAYA ; PROF. DR. ETHEM GÖRGÜN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeofizik Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering
Dizin: Deprem = Earthquake ; Marmara = Marmara ; Moment tensör = Moment tensor ; Ters çözüm = Inversion

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında Ganos Fayı üzerinde Ekim 2017 – Haziran 2020 tarihleri arasında çalıştırılan MONGAN sismik ağlarına ait kısa periyod deprem kayıtları kullanılarak Ganos Fayı ve Tekirdağ Havzası arasındaki bölgede oluşan deniz depremlerinin moment tensör ters çözümleri yapılmıştır. MONGAN sismik ağları ile kaydedilen bu depremlerin başlıca özelliği merkez üslerinin ağın dışında kalması ve bunun sonucunda elde edilen kayıtların kaynağı çevreleyen uygun bir azimutal dağılım oluşturmamalarıdır. Genel olarak küçük depremlerin sınırlı sayıda elde edilen kayıtları bu problemi taşır ve bu depremlerin güvenilir kaynak parametre çözümleri sismolojinin güncel uğraş alanlarından biridir. Diğer bir uğraş alanı ise, küçük ve yakın bu depremlerin moment tensör çözümlerinin yüksek frekans dalga modellemesi, yani yüksek çözünürlüklü kabuk yapısı ihtiyacıdır. MONGAN ağı analizleri kapsamında her iki problemin çözümler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. ISOLA programı ile en az üç istasyona ait üç bileşen kayıtlar kullanılarak episantr uzaklıkları 4-38 km arasında değişen ve 1.4≤Mw≤3.7 büyüklüğündeki 93 adet depremin moment tensör analizi yapılmıştır. Çözümlerin güvenirliğini denetlemek amacıyla 2.8≤Mw≤3.7 büyüklüğündeki 10 adet depremin çözümleri karşılaştırılmıştır. KRDAE-BDTİM geniş bant kayıtları kullanılarak moment tensör ters çözümü, P dalgası ilk hareket yönleri, MONGAN ve KRDAE-BDTİM kayıtları birlikte kullanılarak P dalgası genliği ters çözümünden odak mekanizmaları belirlenmiş ve MONGAN ağı moment tensör çözümlerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Doğrultu, eğim ve kayma açılarındaki küçük farklılıklara rağmen birbiriyle uyumlu sonuçlar elde edilmiştir. Moment tensör çözümlerinde farklı kabuk modelleri test edilmiş ve Yamamoto (2015) tarafından önerilen kabuk modelinin yüksek frekanslı depremlerin moment tensör çözümlerinde başarılı bir şekilde uygulanabileceği görülmüştür. Sismik ağların yetersiz olduğu bölgelerde sinyal gürültü oranı yüksek, az sayıda kayıt kullanılarak moment tensör çözümlerinin başarıyla uygulanması büyük bir avantaj sağlayacaktır. Çalışma alanında elde edilen odak mekanizmaları ağırlıklı olarak normal ve doğrultu atımlı özelliktedir. Bunun yanı sıra az sayıda ters bileşen ve ters bileşen doğrultu atım mekanizmalar da elde edilmiştir. KAFZ gibi fay sistemlerinin bulunduğu bölgelerde oluşan havzaların, ikincil faylar barındırdığı bilinmektedir. Çalışmaya konu olan, dar bir alanda meydana gelen mikro depremlerin karmaşık fay modellerinin kaynağı Tekirdağ Havzası ile Ganos Fayı arasındaki bu ikincil faylar olabilir. Odak mekanizmalarından elde edilen doğrultu, eğim ve kayma açıları kullanılarak yapılan gerilme ters çözümü ile asal gerilme eksenlerinin konumları σ1=282°/37°, σ2 =81°/51° ve σ3=184°/10° (azimut/dalım) olarak ve gerilme oranı (R) 0.62 olarak hesaplanmıştır. Bu değer bölgede yapılan çalışmalardan elde edilen değerlerle uyumludur, ancak asal gerilme eksenlerinin konumları farklılık göstermektedir. σ1 hemen hemen D-B ve σ2 ise K-G olarak hesaplanmıştır. σ2'nin düşeye yakın, σ3'ün  ise yatayda olması bölgede doğrultu atım mekanizmasının hakim olduğuna işaret eder.

Abstract:
Moment tensor analyses of offshore earthquakes that occurred between Ganos Fault and Tekirdağ Basin are carried out using short-period earthquake records of MONGAN seismic networks installed on the Ganos Fault between October 2017 and June 2020. The main characteristic of these earthquakes recorded with MONGAN seismic networks is that their epicenters are outside the network. The resulting records do not create an appropriate azimuthal distribution surrounding the source. The limited number of records of small earthquakes have this problem, and reliable source mechanism solutions for these earthquakes are a current field of seismology. Another area of interest is high-frequency wave modeling of moment tensor inversions of these micro - small and near earthquakes, that is, the need for a high-resolution crustal structure. Within the scope of MONGAN network analysis, the effects of both problems on the solutions are investigated. Moment tensor analysis of 93 earthquakes with a magnitude of 1.4≤Mw≤3.7 and epicentral distances varying between 4-20 km for MONGAN-1, 22-38 km for MONGAN-2 using three-component records belonging to at least three stations with the ISOLA program. To check the reliability of the solutions, the moment tensor inversion and focal mechanisms of the P wave initial motion directions are obtained by using the KRDAE-BDTIM broadband records of 10 of these earthquakes with magnitudes ranging from 2.8≤Mw≤3.7. By using MONGAN and KRDAE-BDTIM recordings together, focal mechanisms are determined from P wave amplitude inversion. Obtained focal mechanisms are compared with those obtained from MONGAN network moment tensor solutions. Although there are minor differences in the focal mechanism's strike, dip and rake angles, consistent results are obtained. Different crustal models have been tested in moment tensor solutions. The crustal model proposed by Yamamoto (2015) can be successfully applied in moment tensor solutions of high-frequency earthquakes. In regions where seismic networks are insufficient, the successful application of moment tensor solutions using a small number of records with a high signal-to-noise ratio provides a great advantage. The focal mechanisms obtained in the study area are predominantly normal and strike-slip. In addition, a few reverse faulting and strike-slip mechanisms with the reverse components are also obtained. It is known that the basins formed in regions with fault systems such as the NAFZ contain secondary faults. These secondary faults between Tekirdağ Basin and GF may be the source of the complex fault patterns of microearthquakes occurring in a narrow area, which is the subject of the study. As a result of the stress inversion analysis using a strike, dip and rake angles obtained from the focal mechanisms, the positions of the principal stress axes σ1, σ2 and σ3 are found to be 282°/37°, 81°/51° and 184°/10° (azimuth/plunge), respectively. The stress ratio (R) was calculated as 0.62. This value is consistent with the values obtained from other studies in the region, but the positions of the principal stress axes differ. σ1 is almost E-W, and σ2 is calculated as N-S. The fact that σ2 is close to vertical and σ3 is horizontal indicates that the strike-slip mechanism is dominant in the region.