Hız-ve-durum sürtünme yasaları ve Burridge-Knopoff yay blok sistemi kullanılarak depremlerin dinamik modellenmesi
Öz
Depremlerin fiziksel oluşum mekanizmaları henüz tam anlamıyla bilinememekle birlikte, kırılgan kabukta gerçekleştiği durumda büyük ölçüde sürtünme yasaları ile açıklanabilmektedir. Bu durumda depremler, tutma-bırakma hareketi sonucu oluşan sürtünme kararsızlığının (frictional instability) bir sonucudur. Hız-ve-Durum yasaları (Rate-and-State Friction law, RSF) ile doğadaki deprem olaylarına benzer artçı depremler, yavaş depremler, sismik ve sismik olmayan hareketler modellenebilmektedir. Bu çalışmada Dieterich, Ruina ve Perrin tipi RSF yasaları tek serbestlik dereceli Burridge-Knopoff (BK) yay-blok sistemine entegre edilerek irdelenmiştir. Modellemenin gerçekçi olması bakımından fay geometrisi ve fiziksel yapısı San Andreas/Parkfield fayına uygun olarak belirlenmiştir. Çalışmada kullanılan dinamik sistemler doğrusal olmayan sert (stiff) diferansiyel denklemlerden oluşmaktadır. Bu nedenle önerilen modellerin doğrusal olmayan karakteri ile çözümü için nümerik öneriler sunulmuştur. Modellere kararlılık analizi uygulanmış ve sistemin sürtünme kararlılığı (sismik olmayan hareket) ve kararsızlığı (sismik döngü) sergilediği kritik bölgeler belirlenmiştir. RSF parametre uzayı değiştirilerek sadece sürtünme kararsızlığı sergilediği durumlar için sistem simüle edilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucu RSF yasalarından kaynaklı sistemin oluşturacağı dinamiklerin büyüklüğünün kararlılık eğrisinden sapma ile orantılı olduğu bulunmuştur. Bu eğriden sabit oranda sapma olduğunda ise sistemin aynı dinamikleri sergilediği görülmüştür. Yapılan literatür taramasında, bulunan ölçütün ilk kez bu çalışma kapsamında elde edildiği belirlenmiştir. Bu çalışma, ileride depremleri tetikleyen güçsüz sinyallerin araştırılmasına fayda sağlayacaktır.
Anahtar Kelimeler
Kaynakça
- Barbot, S., Fialko, Y., & Bock, Y. (2009). Postseismic deformation due to the Mw 6.0 2004 Parkfield earthquake: Stress‐driven creep on a fault with spatially variable rate‐and‐state friction parameters. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 114(B7).
- Belardinelli, M. E., Bizzarri, A., & Cocco, M. (2003). Earthquake triggering by static and dynamic stress changes. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 108(B3).
- Burridge, R., & Knopoff, L. (1967). Model and theoretical seismicity. Bulletin of the seismological society of america, 57(3), 341-371.
- Chang, S. H., Avouac, J. P., Barbot, S., & Lee, J. C. (2013). Spatially variable fault friction derived from dynamic modeling of aseismic afterslip due to the 2004 Parkfield earthquake. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 118(7), 3431-3447.
- Dieterich, J. H. (1979). Modeling of rock friction: 1. Experimental results and constitutive equations. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 84(B5), 2161-2168.
- Erickson, B., Birnir, B., & Lavallée, D. (2008). A model for aperiodicity in earthquakes. Nonlinear Processes in Geophysics, 15(1), 1-12.
- Erickson, B., Birnir, B., & Lavallée, D. (2011). Periodicity, chaos and localization in a Burridge–Knopoff model of an earthquake with rate-and-state friction. Geophysical Journal International, 187(1), 178-198.
- Gomberg, J., Blanpied, M. L., & Beeler, N. M. (1997). Transient triggering of near and distant earthquakes. Bulletin of the Seismological Society of America, 87(2), 294-309.
Ayrıntılar
Birincil Dil
Türkçe
Konular
Yer Bilimleri ve Jeoloji Mühendisliği (Diğer)
Bölüm
Araştırma Makalesi
Yazarlar
Eyüp Sopacı
*
0000-0001-7265-4511
Türkiye
Yayımlanma Tarihi
1 Kasım 2019
Gönderilme Tarihi
24 Mayıs 2019
Kabul Tarihi
25 Ekim 2019
Yayımlandığı Sayı
Yıl 2019 Cilt: 6 Sayı: 2