İran depremlerinin faylanma özelliklerinin ve deprem gerilme etkileşimlerinin modellenmesi
The modeling of faulting properties and earthquake stress interactions for the iranian earthquakes
Yazar: HATİCE DURMUŞ
Danışman: PROF. DR. MURAT UTKUCU
Sakarya Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Jeofizik Mühendisliği = Geophysics Engineering

Özet:
Bu çalışma kapsamında bazı İran depremlerinin sonlu-fay kaynak özellikleri ve gerilme etkileşimleri incelenmiştir. Hartzell ve Heaton (1983) tarafından geliştirilen bir lineer sonlu-fay ters çözüm metodu bu depremlerin sonlu-fay kaynak özelliklerini elde etmek için genişbant telesismik P ve SH cisim dalga şekillerine uygulanmıştır. Sonlu-fay ters çözüm metodu, tanımlanmış bir model fay üzerinde değişken yükselim zaman ve kırılma hızını karşılayan bir zaman-penceresi yaklaşımını kapsamakta ve çok segmentli ve değişken kayma vektörü açılı model parametrizasyonlarına olanak sağlamaktadır. Sentetik dalga şekilleri, en küçük kareler ters çözümü yoluyla gözlenmiş ve sentetik dalga şekillerinin benzetiminden elde edilen kayma ve kayma vektörü açılarının uzaysal dağılımının belirlenmesi için eşit boyutlarda fay parçalarına bölünen temsili model faydan üretilmiştir. Ardından, bulunan sonlu-fay modelleri Coulomb statik gerilme değişimlerinin hesaplanmasında kullanılmıştır (King vd., 1994; Toda vd., 2005). Geçmiş deprem aktivitesi ve izleyen artçı depremlerin incelenen ana şoklarla gerilme ilişkileri araştırılmıştır. Çalışmada incelenen depremler (1) 10 Mayıs 1997 Qa'enat (Zirkuh) (Mw=7.2), (2) 14 Mart 1998 Fandoqa (Mw 6.6), (3) 22 Şubat 2005 Zarand (Dahuiyeh) (Mw=6.5), (4) 31 Mart 2006 Silakhor (Dorud) (Mw=6.1), (5) 11 Ağustos 2012 Ahar (Mw=6.4) ve (6) Varzeghan (Mw=6.3) depremleridir.
Modelleme, çalışılan tüm İran depremleri için oldukça heterojen kosismik kayma dağılımları göstermiştir. Sonlu-fay modelleme analizi sonuçları, 1997 Qa'enat depremi için 3 (en büyük kayma 3.4 metre), 1998 Fandoqa ve 2005 Zarand depremleri için 2 (sırasıyla en büyük kayma 2.6 ve 1.2 metre), 2006 Silakhor ve 2012 Ahar depremleri için 1 (sırasıyla en büyük kayma 60 santimetre ve 1.15 metre) ve 2012 Varzeghan depremi için 2 (en büyük kayma 65 santimetre) pürüzün yenilmesinin bu depremlerin kırılmalarını kontrol ettiğini göstermiştir. Bir bütün olarak çalışmanın sonuçları "tetiklenme" açısından deprem oluşumlarında gerilme değişimlerinin rolü hakkında ilave kanıtlar sağlamış ve sonlu-fay kayma dağılımlarının deprem gerilme etkileşimleri çalışmalarında kullanılmalarının önemine işaret etmiştir. Sonuçlar ayrıca çalışılan depremlerin gerilme değişimleri ile bunların artçı deprem dağılımları arasındaki belirgin ilişkiye işaret ederek deprem tehlikesinin azaltılması için gelecekteki artçı depremlerin olası yerlerinin kısıtlanmasında gerilme haritalarının kullanımını önermiştir.

Abstract:
In the present study, finite-fault source properties and coseismic stress interactions of several Iranian earthquakes are investigated. A linear finite-fault inversion method developed by Hartzell and Heaton (1983) is applied to the broadband teleseismic P and SH body waveforms in order to obtain their finite-fault source properties. The finite-fault inversion methodology comprises a time-window approach to accommodate variable rise time and rupture velocity on a prescribed model fault and allows multi-segment and variable rake angle model parameterizations. The synthetic waveforms are produced from the prescribed model fault that are divided into equal-size subfaults, for spatial distribution of slip and rake angles, which are retrieved through fitting the observation and synthetic waveforms in a least-squares sense. Obtained finite-fault slip models are then utilized to estimate Coulomb static stress changes (King et al., 1994; Toda et al., 2005). The stress relations of the mainshocks studied with the background earthquake activity and following aftershocks are investigated. The earthquakes investigated are (1) 10 May 1997 Qa'enat (Zirkuh) (Mw=7.2), (2) 14 March 1998 Fandoqa (Mw 6.6), (3) 22 February 2005 Zarand (Dahuiyeh) (Mw=6.5), (4) 31 March 2006 Silakhor (Dorud) (Mw=6.1), (5) 11 August 2012 Ahar (Mw=6.4) and (6) Varzeghan (Mw=6.3) earthquakes.
The modelling indicates very heterogeneous coseismic slip distributions for the all Iranian earthquakes studied. The results of the finite fault analysis have demonstrated that the failure of 3 asperities (the max. slip 3.4 m) for the 1997 Qa'enat earthquake, 2 asperities for the 1998 Fandoqa and 2005 Zarand earthquakes (respectively the max. slip 2.6 and 1.2 m), 1 asperity for the 2006 Silakhor and 2012 Ahar earthquakes (respectively the max. slip 60 cm and 1.15 m) and 2 asperities for the 2012 Varzeghan earthquake (the max. slip 65cm) controlled the rupture of these earthquakes. Overall, the results of this study have provided additional evidence for the role of the stress changes in earthquake occurrences by means of "triggering" and they have indicated the importance of the usage of the finite-fault slip distributions in earthquake stress interaction studies. The results have further indicated an apparent correlation between the stress changes of the mainshocks studied and their aftershock distributions, suggesting the usage of stress maps in constraining the likely locations of the upcoming aftershocks in order to mitigate earthquake hazard.