Hız-ve-durum sürtünme yasaları ve Burridge-Knopoff yay blok sistemi kullanılarak depremlerin dinamik modellenmesi

Authors : Eyüp SOPACI

Pages : 115-127

Doi:10.9733/JGG.2019R0010.T

View : 6 | Download : 8

Publication Date : 2019-11-01

Article Type : Research Paper

Abstract :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.
Keywords : Deprem, Hız ve Durum Sürtünme Yasaları, Burridge Knopoff, Jeodinamik, Doğrusal olmayan dinamikler