Determination of Crustal Deformations on the Ecemiş Fault After the February 6 Kahramanmaraş Earthquakes Using the GNSS Method

Year 2024, Volume: 14 Issue: 2, 913 - 931, 18.06.2024

İbrahim Tiryakioğlu , Fikret Koçbulut , Cemil Gezgin , Halil İbrahim Solak , Eda Esma Eyübagil , Ece Bengünaz Çakanşimşek , Kayhan Aladoğan , Ergin Dönmez , Fatih Poyraz

https://doi.org/10.31466/kfbd.1452339

Abstract

In this study, to determine the crustal deformation of the Ecemiş Fault and its surroundings, the coseismic deformations occurred in the region after the February 6 Kahramanmaraş earthquake were investigated using the 28-site GNSS network established in 2022 in TUBITAK 121Y409 project. The GNSS network was expanded with TUTGA sites and TUSAGA-Active stations in the region and 64 sites covering Ecemiş Fault were reached. One campaign GNSS measurement was carried out at 25 sites in the network in July 2022 (before earthquake) and 2023 (after the earthquake), respectively. In addition, GNSS data of TUTGA sites and TUSAGA-Active stations in the network were obtained from at least 3 different years in the pre-seismic period. All GNSS data were evaluated with GAMIT/GLOBK software. Using the pre-earthquake data of the TUTGA and TUSAGA sites in the network, the Eurasian-fixed (ITRF14) velocities of these sites were calculated. In addition, post-earthquake velocities were calculated by evaluating the 10-month post-seismic data of TUSAGA Active stations. The velocities of the campaign type sites were calculated by interpolation method using the pre- and post-earthquake velocities. The offsets caused by the earthquake at the campaign type sites were calculated by shifting the pre- and post-earthquake coordinates to the epoch of the earthquake using the velocities obtained by interpolation. It was determined that the offsets at campaign type sites varied between 10 mm and 410 mm in the eastern component and between 18 mm and 316 mm in the northern component.

Keywords

GNSS, Coseismic Deformation, February 6th Kahramanmaras Earthquakes, Ecemiş Fault

Project Number

TUBİTAK 121Y409

6 Şubat Kahramanmaraş Depremleri Sonrasında Ecemiş Fayı’nda Meydana Gelen Kabuksal Deformasyonların GNSS Yöntemiyle Belirlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, Ecemiş Fayı ve çevresindeki kabuksal deformasyonun belirlenmesi amacıyla kurulan 28 noktalı GNSS ağında 6 Şubat Kahramanmaraş depremleri sonrası meydana gelen kosismik deformasyon incelenmiştir. TÜBİTAK 121Y409 numaralı proje kapsamında kurulan GNSS ağı, bölgede yer alan TUTGA noktaları ve TUSAGA-Aktif istasyonları ile genişletilerek 64 noktalı bir GNSS ağı oluşturulmuştur. Proje ağında kampanya tipi 25 noktada, 2022 Temmuz ayında bir kampanya GNSS ölçümü yapılmıştır. 6 Şubat 2023 tarihinde meydana gelen Kahramanmaraş depremlerinden sonra ise 2023 Temmuz ayında bir kampanya daha ölçüm yapılmıştır. Ayrıca ağda yer alan TUTGA noktalarının ve TUSAGA-Aktif istasyonlarının deprem öncesi (presismik) dönemde en az 3 farklı yıla ait GNSS verileri temin edilmiştir. Tüm GNSS verileri GAMIT/GLOBK yazılımı ile değerlendirilmiştir. Ağda yer alan TUTGA ve TUSAGA noktalarının deprem öncesi verileri ile bu noktalara ait Avrasya sabit (ITRF14) hızları elde edilmiştir. Ayrıca TUSAGA Aktif istasyonlarının deprem sonrası (postsismik) 10 aylık verilerinin değerlendirilmesiyle deprem sonrası hızlar elde edilmiştir. Deprem öncesi ve sonrası hızlar kullanılarak kampanya tipi noktaların hızları enterpolasyon yöntemi ile hesaplanmıştır. Kampanya tipi noktalarda depremin neden olduğu atım miktarları, enterpolasyon ile elde edilen hızlar kullanılarak deprem öncesi ve sonrası koordinatların deprem anı epoğuna kaydırılmasıyla hesaplanmıştır. Kampanya tipi noktalarda atım miktarlarının doğu bileşende 10 mm ile 410 mm ve kuzey bileşende ise 18 mm ile 316 mm arasında değiştiği belirlenmiştir.

Keywords

GNSS, Kosismik Deformasyon, 6 Şubat Kahramanmaraş Depremleri, Ecemiş Fayı

Supporting Institution

TUBİTAK

Project Number

TUBİTAK 121Y409

Thanks

Bu çalışma “Ecemiş Fayı’Nın Kabuksal Deformasyonunun Jeodezik ve Paleosismolojik Yöntemlerle İncelenmesi” isimli 121Y409 numaralı TÜBİTAK projesi tarafından desteklenmektedir. GNSS ağında yer alan noktalara ilişkin veri teminin sağlanmasında çalışmayı destekleyen Tapu Kadastro Genel Müdürlüğü ve Harita Genel Müdürlüğü’ne teşekkür ederiz.

References

• Aktug, ˘ B., Lenk, O., Gürdal, M.A., and Kilicoglu, A., (2009). Establishment of regional reference frames for detecting active deformation areas in Anatolia. Studia Geophysica et Geodaetica, 2 (53), 169–183. http://doi.org/10.1007/s11200-009-0011-0
• Aktug, B., Parmaksız, E., Kurt, M., Lenk, O., Kılıçoglu, A., Gürdal, M. A., and Özdemir, S., (2013). Deformation of Central Anatolia: GPS implications. Journal of Geodynamics, 67: 78-96. http://dx.doi.org/10.1016/j.jog.2012.05.008
• Aktuğ, B., Tiryakioğlu, İ., Sözbilir, H., Özener, H., Özkaymak, Ç., Yiğit, C. O., Solak, H. İ., Eyübagil, E. E., Gelin, B., Tatar, O., and Softa, M. (2021). GPS Derived Finite Source Mechanism of the 30 October 2020 Samos Earthquake, Mw=6.9 in Aegean Extensional Region. Turkish Journal of Earth Sciences,30, 718-737. https://doi.org/10.3906/yer-2101-18
• Ayhan, M.E., Aktug, ˘ B., Acıkgöz, M., Demir, C., Lenk, O., and Reilinger, R., (2003, September). Contemporary Crustal Deformation in Turkey Constrained by Global Positioning System Measurements between 1992 and 2002. In: International Workshop on the North Anatolian, East Anatolian, and Dead Sea Fault Systems: Recent Progress in Tectonics and Paleoseismology, and Field Training Course in Paleoseismology, Ankara, The Cultural and Convention Center of the Middle East Technical University (METU).
• Barka, A., and Reilinger, R., (1997). Active Tectonics of the Eastern Mediterranean Region: Deduced from GPS, Neotectonic and Seismicity Data. Annali Di Geofisica, 40(3). https://doi.org/10.4401/ag-3892
• Baykal, O., Tarı, E., ve Coşkun, Z., (2009). Mühendislik Ölçmeleri: 2 Birsen Yayınevi, İstanbul.
• Blumenthal, M. M., (1952). New study about tectonic and stratigraphy, geography of high Aladag Mountain on Taurus. Mineral Research and Exploration Institution, Ankara.
• Çiner, A. Aydar, E. Dirik, K. Rojay, B. Özsayın, E. Ersoy, O. Çubukçu, E. Kutluay, A. and Yıldırım, C. (2011). Vertical Anatolian Movement Project (VAMP), TÜBİTAK Project No: 107Y333. Retrieved from Researchgate [PDF Document] Online Web site: https://www.researchgate.net/publication/253408242_Vertical_Anatolian_Movements_Project_VAMP_a_collaborative_research_project_of_the_TopoEurope_initiative_of_ESF
• Dirik, K., and Göncüoğlu, M. C., (1996). Neotectonic Characteristics of Central Anatolia. International Geology Review, 38: 807-817. http://dx.doi.org/10.1080/00206819709465363
• Çetin, H., (2000, Kasım). Ecemiş Fayı Üzerinde Paleosismolojik Kazı Çalışmaları. Aktif Tektonik Araştırma Grubu 4. Toplantısı(p.39), Eskişehir, Turkey.
• Dirik, K., Göncüoğlu, M. C. (1996). Neotectonic Characteristics of Central Anatolia. International Geology Review, 38, 807-817. http://dx.doi.org/10.1080/00206819709465363
• Dirik, K., (2001). Neotectonic Evolution of the Northwestward Arched Segment of the Central Anatolian Fault Zone, Central Anatolia, Turkey. Geodinamica Acta, 14, 147-158. http://dx.doi.org/10.1016/S0985-3111(00)01056-1
• Duman, T. Y., Emre, Ö., Özalp, S., Çan, T., Olgun, Ş., Elmacı, H., and Şaroğlu, F., (2017). Türkiye ve yakın çevresindeki diri faylar ve özellikleri, Türkiye Sismotektonik Haritası Açıklama Kitabı (Ed. T.Y. Duman). Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü Özel Yayınlar Serisi, Ankara-Türkiye.
• Emre, Ö., Duman, T.Y., Özalp, S., Şaroğlu, F., Olgun, Ş., Elmacı, H., and Çan, T., (2016). Active Fault Database of Turkey. Bull Earthquake Engineering.16, 3229-3275. https://doi.org/10.1007/s10518-016-0041-2
• Gezgin, C., Tiryakioğlu, İ., Ekercin, S., and Gürbüz, E., (2020). Monitoring of Tectonic Movements of Southern Part of the Tuz Gölü Fault Zone (TGFZ) with GNSS Observations. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 20 (3),456-464 (in Turkish with English abstract). https://doi.org/10.35414/akufemubid.690886
• Gezgin, C., Ekercin, S., Tiryakioğlu, İ., Aktuğ, B., Erdoğan, H., Gürbüz, E., Orhan, O., Bilgilioğlu, S. S., Torun, A. T., Gündüz, H. İ., Oktar, O., Türkmen, C., and Kaya, E., (2022). Determination of recent tectonic deformations along the Tuz Gölü Fault Zone in CentralAnatolia (Turkey) with GNSS observations. Turkish Journal of Earth Sciences, 31(1),20-33. https://doi.org/10.3906/yer-2108-10
• Emre, Ö., Duman, T. Y., Özalp, S., Elmacı, H., and Olgun Ş (2013). Açıklamalı Türkiye Diri Fay Haritası, Ölçek 1:1.250.000. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara,Türkiye.
• Eyübagil, E. E., Solak, H. İ., Kavak, U. S. Tiryakioglu, I., Sozbilir, H.,Aktuğ, B., and Özkaymak, Ç., (2021). Present-day strike-slip deformation within the southern part of the Izmir-Balikesir Transfer Zone Based on GNSS Data and Implications for Seismic Hazard Assessment in western Anatolia. Turkish Journal of Earth Sciences,30 (2), 143-160. https://doi.org/10.3906/yer-2005-26
• Eyübagil, E. E., Şafak Yaşar, Ş., Çakanşimşek, E. B., Duman, H., Solak, H. İ., Özkan, A., Gezgin, C., Yavaşoğlu, H. H., Tiryakioğlu, İ., Poyraz, F., Aktuğ, B., Yiğit, C. Ö., Özkaymak, Ç., and Özener, H., (2023). 6 Şubat 2023 Sofalaca-Şehitkamil Gaziantep (Mw:7.7) ve Ekinözü Kahramanmaraş (Mw:7.6) Depremlerinin GNSS Gözlemlerine Bağlı Öncül Sonuçları. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen Ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23, 160-176. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1251601
• Ketin, İ., (1960). 1/2500000 Ölçekli Türkiye Tektonik Haritası Hakkında Açıklama (Notice Ekplicative). Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 54(54), 1-7.
• Koçyiğit, A., and Beyhan, A., (1998). A New Intracontinental Transcurrent Structure: the Central Anatolian Fault Zone. Tectonophysics, 284, 317–336. http://doi.org/10.1016/s0040-1951(97)00176-5
• Koçyiğit, A., (2003). Orta Anadolu’nun genel neotektonik özellikleri ve depremselliği, Türkiye Petrol Jeologları Derneği (TPJD) Bülteni, 5, 1-26.
• Koçyiğit, A., and Erol, O., (2001). A Tectonic Escape Structure: Erciyes Pull-Apart Basin, Kayseri, Central Anatolia, Turkey. Geodinamica Acta, 14, 133–145. https://doi.org/10.1080/09853111.2001.11432439
• Koçyiğit, A., and Özacar, A., A., (2003). Extensional Neotectonic Regime Through the NE Edge of the Outer Isparta Angle, SW Turkey: New Field and Seismic Data. Turkish Journal of Earth Sciences, 12 (1), 67-90.
• McClusky, S., Balassanian, S., Barka, A., Demir, C., and Ergintav S., (2000). Global Positioning System Constraints on Plate Kinematics and Dynamics in the Eastern Mediterranean and Caucasus. Journal of Geophysical Research, 105, 5695-5719. https://doi.org/10.1029/1996JB900351
• McKenzie, D., (1972). Active tectonics of the Mediterranean Region. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 30:109–185. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1972.tb02351.x
• Metz, K., 1956, Ein Beitrag zur Kenntiiis des Gebirgbaues von Aladağ aind Karanfil Dağı und ihres Westrandes (Kilikische Taurus): MTA Bülteni, 48, 68-78.
• Özkan, A., Solak, H. İ., Tiryakioğlu, İ., Şentürk, M. D., Aktuğ, B., and Yavaşoğlu, H. H. (2023). Characterization of the co-seismic pattern and slip distribution of the February 06, 2023, Kahramanmaraş (Turkey) earthquakes (Mw 7.7 and Mw 7.6) with a dense GNSS network. Tectonophysics, 866, 230041. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2023.230041
• Pavoni, N., (1961). Die Nordanatolische Horizontalverschiebung. Geologischen Rundschau, 51, Rundschau, Band.
• Platzman, E.S., Tapirdamaz, C., and Sanver, M., (1998). Neogene Anticlockwise Rotation of Central Anatolia (Turkey): Preliminary Palaeomagnetic and Geochronological Results. Tectonophysics, 299, 175–189. http://dx.doi.org/10.1016/S0040-1951(98)00204-2
• Reilinger, R., McClusky, S., Oral, M., King, R., Toksoz, M., Barka, A., Kinik, I., Lenk, O., Sanli I., (1997). Global Positioning System Measurements of Present-day Crustal Movements in the Arabia–Africa–Eurasia Plate Collision Zone. Journal of Geophysical Research, 102, 9983–9999. https://doi.org/10.1029/96JB03736
• Reilinger, R., McClusky, S., Vernant, P., Lawrence, S., Ergintav, S., Çakmak, R., Özener, H., Kadirov, F., Guliev, I., Stepenyan, R., Nadariya, M, Hahubia, G., Mahmoud, S., Sakr, K., Arrajehi, A., Paradissis, D., Al-Aydrus, A., Prilepin, M., Guseva, T., and Evren, E., (2006). GPS constraints on continental deformation in the Africa-Arabia-Eurasia Continental Collision Zone and Implications for the Dynamics of Plate Interactions. Journal of Geophysical Research, 111.
• Sarıkaya, M. A., Yıldırım, C., Çiner, A., (2015). No Surface Breaking on the Ecemiş Fault, Central Turkey, Since Late Pleistocene (~ 64.5 ka); New Geomorphic and Geochronologic Data from Cosmogenic Dating of Offset Alluvial Fans. Tectonophysics, 649, 33-46. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2015.02.022
• Simão, N. M., Nalbant, S. S., Sunbul, F., and Mutlu, A. K., (2016). Central and Eastern Anatolian Crustal Deformation Rate and Velocity Fields Derived From GPS and Earthquake Data. Earth and Planetary Science Letters,433, 89-98. http://dx.doi.org/10.1016/j.epsl.2015.10.041
• Şafak, Ş., Tiryakioğlu, İ., Erdoğan, H., Solak, H. İ., and Aktuğ, B. (2020). Determination of parameters affecting the accuracy of GNSS station velocities. Measurement, 164, 108003. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108003
• Şafak Yaşar, Ş., Eyübagil, E. E., and Çakanşimşek, E. B., (2023). 23.11. 2022 (Mw: 5.9) Gölyaka- Düzce Depreminde TUSAGA-Aktif İstasyonlarının Davranışlarının Incelenmesi. Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi, 23 (3), 712-721. https://doi.org/10.35414/akufemubid.1230545
• Şengör, A. M. C., (1979). The North Anatolian Transform Fault: its Age, Offset, and Tectonic Significance. Journal of the Geological Society, 136 (3), 269–282. https://doi.org/10.1144/gsjgs.136.3.0269
• Şengör, A. M. C., (1980). Türkiye’nin neotektoniğinin esasları. Ankara, Türkiye: Türkiye Jeoloji Kurumu.
• Şengör, A. M. C., Görür, N., and Şaroğlu F., (1985). Strike-slip Faulting and Related Basin Formation in Zones of Tectonic Escape: Turkey as a Case Study. The Society of Economic Paleontologists and Mineralogists, Special Publication 37, 227-264. https://doi.org/10.2110/pec.85.37.0211
• Tatar, O., Piper, J.D.A., Gürsoy, H., and Temiz, H., (1996). Regional Significance of in Central Turkey.International Geology Review, 38, 692–700. https://doi.org/10.1080/00206819709465353
• Tatar, O., Gürsoy, H., and Piper, J.D.A., (2002). Differential Neotectonic Rotations in Anatolia and the Tauride Arc: Palaeomagnetic Investigation of the Erenlerdagˇ Volcanic Complex and Isparta volcanic district, South–Central Turkey. Journal of the Geological Society, 159, 281–294. https://doi.org/10.1144/0016-7649
• Tiryakioğlu, İ., Dereli, M. A., Erdoğan, S., ve Gülal, E. (2010). Tektonik hareketlerin belirlenmesine yönelik ölçü kampanyalarında GNSS gözlem sayı ve sürelerinin konum doğruluğuna olan etkilerinin araştırılması. Harita Teknolojileri Elektronik Dergisi, 2(2), 32-38.
• Tiryakioğlu, I., Yiğit, C.O., Yavaşoğlu, H., Saka, M.H., and Alkan, R.M., (2017a). The Determination Of İnterseismic, Coseismic And Postseismic Deformations Caused By The Gökçeada-Samothraki Earthquake (2014, Mw: 6.9) Based On GNSS Data. Journal of African Earth Sciences, 133, 86-94. http://doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2017.05.012
• Tiryakioglu, I., Yavasoglu, H., Ugur, M. A., Özkaymak, Ç., Yilmaz, M., Kocaoglu, H., and Turgut, B. (2017b). Analysis of October 23 (Mw 7.2) and November 9 (Mw 5.6), 2011 Van earthquakes using long-term GNSS time series. Earth Sciences Research Journal, 21(3), 147-156. http://dx.doi.org/10.15446/esrj.v21n3.62812
• Tiryakioğlu, I., Aktuğ, B., Yiğit, C.Ö., Yavaşoğlu, H.H., Sözbilir, H., Özkaymak, Ç., Poyraz, F., Taneli, E., Bulut, F., Doğru, A., and Özener, H. (2018). Slip Distribution and Source Parameters of the 20 July 2017 Bodrum-Kos Earthquake (Mw6.6) From GPS Observations, Geodinamica Acta, 30, 1-14. https://doi.org/10.1080/09853111.2017.1408264
• Toprak, V., and Göncüoğlu, M. C., (1993). Tectonic Control on the Development of the Neogene-Quaternary Central Anatolian Volcanic Province, Turkey. Geological Journal,28 (3-4): 357-369.
• Yenice, E., Tiryakioğlu, İ., Yilmaz, M., ve Solak, H. İ., (2023). Büyük Depremler Sonrası Kadastral Noktalardaki Değişimlerin Izlenmesi: 30.10.2020 Sisam Depremi (Mw:6.9) Örneği. Niğde Ömer Halisdemir Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 12 (3),810-815. https://doi.org/10.28948/ngumuh.1268589
• Yetiş, C., (1978). Çamardı (Niğde) Yakın ve Uzak Dolayının Jeoloji Incelemesi ve Ecemiş Yarılım Kuşağı’nın Maden Boğazı-Kamışlı Arasındaki Özellikleri, Doktora Tezi, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Yıldırım, C., (2014). Relative Tectonic Activity Assessment of the Tuz Gölü fault zone; Central Anatolia, Turkey. Tectonophysics, 630,183-192. http://dx.doi.org/10.1016/j.tecto.2014.05.023
• URL-1: https://deprem.afad.gov.tr/event-catalog , (Erişim Tarihi: 03.02.2024).
• URL-2:https://www.afad.gov.tr/kahramanmarasta-meydana-gelen-depremler-hk-34, (Erişim Tarihi: 10.02.2024).
• URL-3: https://www.tusaga-aktif.gov.tr/Sayfalar/Giris.aspx, (Erişim Tarihi: 12.01.2024).