Tarihsel sismogramların yeniden değerlendirilmesi: 1912 depremleri örneği

Özet

Modern sismolojik yöntemlerle gerçekleştirilen deprem kayıtları son 40 yıllık dönemi kapsamaktadır, ancak aletsel sismolojik gözlemlerin başlangıcı 1880'lere dayanmaktadır. 1960'larda dünya standart sismograf ağının (WWSSN) kurulumuna kadar geçen süre içinde depremler ilksel mekanik sismograflar tarafından kaydedilmiştir. Bu deprem kayıtlarının modern metotlarla yeniden incelenmesi sismolojinin aletsel dönemini belirgin bir oranda genişletecektir. Bu çalışmada Ganos Fayı üzerinde meydana gelen 9 Ağustos (Ms = 7.4), 10 Ağustos (Ms = 6.2 ve 5.3) ve 13 Eylül 1912 (Mx = 6.9) depremlerinin sismogramları toplanmış ve çalışılmıştır. O tarihte 143 deprem istasyonun faal olduğu tespit edilmiş ve araştırmalar sonucunda bu depremlere ait 73 adet tarihsel sismogram elde edilmiştir. Sismogramlardan Bergen, Ebro ve Taranto istasyonlarına ait kayıtlar TESEO2 yazılımıyla sayısallaştırılmış, geometrik düzeltmeye tabii tutulmuş ve SAC (sismik analiz kodu) formatına dönüştürülmüştür. Toplamda 15 adet deprem kaydı, cihaz parametrelerine ihtiyaç duymayan Green Fonksiyonu hesabı yöntemiyle incelenmiştir. Taranto istasyonu kaydından elde edilen göreceli kay-nak-zaman fonksiyonu 9 Ağustos depremi için 40 saniyelik bir kaynak süresi vermiştir ki bu süre 3 km/sn 'lik ortalama kırılma hızıyla yaklaşık 120 km 'lik bir kırık uzunluğu ifade eder. Bununla birlikte, düşey bileşen kaydı yapan Göttingen Toledo Ebro Pulkovo ve Hongo istasyonlarının P dalgası ilk varışları incelenmiş ve saha gözlemleriyle birleştirilerek 9 Ağustos 1912 şoku için bir fay mekanizması çözümü verilmiştir. Bu çalışmada tarihsel deprem kayıtları ve saha gözlemlerinin birleştirilmesi sonucunda 1912 depremleri için toplamda 150 km 'lik bir fay kırığı hesaplanmıştır. Bu kırık boyu Marmara denizindeki sismik boşluğun boyutunun belirlenmesinde önemli bir sınır teşkil etmektedir. 9 Ağustos 1912 ve Kuzey Anadolu fayı üzerinde meydana gelen tarihsel depremlere ait tarihsel sismogramlarm yeniden incelenmesi bu depremler hakkında yeni parametreler sağlayacak ve deprem olgusunun anlaşılmasına yardımcı olacaktır.

Abstract

Large earthquakes (M> 7) occur with intervals more than hundreds of years. Quantitative data of large earthquakes are available through recordings of modern (digital) seismographs since the last 40 years. However historical (analog) seismograms encompass nearly 100 years of seismicity and document significant large earthquakes of the world. Contemporary analyses of old seismograms predate fundamental developments in quantitative seismology, while present techniques ana methods in modern seismology allow comprehensive analysis of the earthquake phenomena (Kanamori and Brodsky, 2004). A reanalysis of old seismograms, integrated with modern methods will expand considerably the instrumental period of earthquake seismology and may provide key information for regional tectonics, kinematics of faults, earthquake parameters, recur- , rence intervals and seismic hazard (Batllo et al., 2008).In this work, it is here provided a short guideline how to collect and process historical seismograms by presenting a case study of the 1912 earthquake sequence along the North Anatolian Fault. The 9 August 1912 Mürefte earthquake (Ms=7.4) occurred at an early stage of seismological research. At that time, at least one primitive seismograph was active at 143 stations. 73 seismic records have been collected for the-9 August, 10 August and 13 September 1912 shocks, which occurred along the Ganos Fault. The majority of the records are from European stations located northwest and west of the epicentre. However, other recordings from Japan, Australia and Russia were also obtained. The S1SM0S online database was the major source of the collected seismograms.The TESEO software has been used to vectorize and correct the waveforms and to convert them to SAC ' files. Signals were processed using the Empirical Green Function approach proposed by Vallee (2004), which avoids complexities due to unknown instrument parameters. The method uses the signal of a smaller event to model the Green function of the main earthquake. Comparable signal pairs 9 August and 13 September shocks from the Bergen, Ebro, and Taranto stations were digitized and corrected. 15 digital seismic signals have been modelled with the related method. Due to limitations by the applied method and majorly because of inadequate signal corrections our modelling revealed reliable results only for the Taranto station.The modelling of the 9 August and 13 September shocks provide a relative source time function and indicate that the moment ratio between the two shocks is about 30 which corresponds to 1 degree difference in magnitude and infer 40 second source duration for the 9 August. In addition to the modelling, we use the P-wave polarities at 5 stations to construct a focal mechanism. The vertical component seismograms from Göttingen, Toledo, Ebro, Pulkovo and Hongo and field based N68°E fault strike allow us to construct the focal mechanism solution for the 9 August 1912. The pure strike slip solution we obtained is in agreement with the known fault kinematics and slip measurements.The 40 second source duration implies ~ 120 km > coseismic rupture length if a unilateral rupture propagation at 3 km/sec is attributed to the 9 August earthquake. On the other hand, the size of the 9 August shock corresponds to 1.5 x 1027 dyn cm seismic moment which also suggests a 120 ± 20 km rupture length, assuming an average slip of 2.5 m and a fault width of 15 km. The size of the 13 September shock (Ms=6.9) implies 30 ± 10 km of surface rupture with similar fault parameters.As a result, the combined analysis of seismology, field observation and historical data suggest that the 1912 sequence caused a 150 km of surface faulting. This length is equal to the distance of the two major geometrical complexities of the Ganos Fault on its east and west; the Central Marmara Basin and the Saros Trough respectively. Therefore, it may be concluded that the eastern rupture end of 9 August 1912 Mürefte earthquake is located in the Central Marmara Basin and defines the western limit of the seismic gap in the Sea of Marmara. The comprehensive reanalysis of historical seismograms for the large earthquakes along the North Anatolian Fault will considerably extend our knowledge of the characteristics each earthquake and will provide new constraints to understand the earthquake behaviour along this large continental strike slip fault.