Reconstruction of Co-Seismic and Post-Seismic Processes for the February 6, 2023 Earthquake in Turkey from Data of Satellite SAR Interferometry

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Abstract

—Using different methods for processing SAR images from the Sentinel-1A satellite, the displacement fields were determined in the region of the East Anatolian Fault Zone (EAFZ) and the Sürgü-Çardak faults, as well as a small fault on the continuation of the East Hatay fault zone, which rupture initiated a series of catastrophic earthquakes in Turkey on February 06, 2023. DInSAR and offset methods were applied. The most detailed data on the displacements were obtained by the offset method using images from the descending orbit. When constructing the model from the available SAR data, the data with the maximum signal-to-noise ratio were selected. For the northern part of the region, above 37.4° N, the range displacements obtained by the offset method from a descending orbit were used. South of parallel 37.0° N, we used azimuth displacements from the same descending orbit. The model of the seismic rupture was constructed on the basis of solution of (Pollitz, 1996) of the problem of deformations at the surface of a layered spherical Earth caused by along dip and strike displacements on a rectangular cut located inside the planet. Pollitz (1996) demonstrated that ignoring the spherical layering of the planet leads to errors up to 20%, with the largest errors occurring in the presence of a large strike-slip component. Ignoring sphericity also introduces an error when using the solution in the framework of the idealization of an elastic homogeneous half-space with a flat free boundary (Okada, 1985) which was used when constructing USGS and (Barbot et al., 2023) models. In our model the surfaces of seismic rupture are approximated by 19 rectangular elements along the strike, divided into three levels along the dip. Another element approximated a rupture along the extension of the East Hatay Fault Zone. As in the models of other authors (USGS; Barbot et al., 2023), in our model in the southern part of the EAFZ, the displacements increase from south to north, and are mainly concentrated in the upper part of the Earth’s crust to a depth of 10 km. At the southern end of this rupture, displacements in our model with an amplitude of up to 2 m are obtained at the lower levels of the model, and at its upper level, the displacements were only 0.11 m, and in this area on February 20, 2023 an earthquake of magnitude 6.3 occurred with a hypocentre depth of 11.5 km. The main displacements on the EAFZ are determined on its central segment. Here, the displacements go to a greater depth, their value reaches 10.2 m. On the Sürgü-Çardak fault, significant displacements occurred down to a depth of 20 km; displacements exceeded 9.8 m. In our model, at the northeast end of the seismic rupture along the EAFZ, a displacement area of 6.8 m overlaps with the southwest end of the seismic rupture model of the Doğanyol-Sivrice earthquake of January 24, 2020 with Mw 6.7, published on the USGS website. Therefore, our model does not confirm the hypothesis of the presence of a seismic gap here, which, according to (Barbot et al., 2023), is a zone of a possible nearest earthquake.

About the authors

V. O. Mikhailov

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: msvolkova6177@gmail.com
Russia, 123995, Moscow

I. P. Babayants

Faculty of Physics, Moscow State University

Email: msvolkova6177@gmail.com
Russia, 119991, Moscow

M. S. Volkova

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: msvolkova6177@gmail.com
Russia, 123995, Moscow

E. P. Timoshkina

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: msvolkova6177@gmail.com
Russia, 123995, Moscow

V. B. Smirnov

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences; Faculty of Physics, Moscow State University

Email: msvolkova6177@gmail.com
Russia, 123995, Moscow; Russia, 119991, Moscow

S. A. Tikhotsky

Schmidt Institute of Physics of the Earth, Russian Academy of Sciences

Email: msvolkova6177@gmail.com
Russia, 123995, Moscow

References

  1. Бачманов Д.М., Кожурин А.И., Трифонов В.Г. База данных активных разломов Евразии // Геодинамика и тектонофизика. 2017. Т. 8. № 4. С. 711–736.
  2. Михайлов В.О., Назарян А.Н., Смирнов В.Б., Диаман М., Шапиро Н.М., Киселева Е.А., Тихоцкий С.А., Поляков С.А., Смольянинова Е.И., Тимошкина Е.П. Совместная интерпретация данных дифференциальной спутниковой интерферометрии и GPS на примере Алтайского (Чуйского) землетрясения 27.09. 2003 г. // Физика Земли. 2010. № 2. С. 3–16.
  3. Михайлов В.О., Тимошкина Е.П., Киселева Е.А., Хайретдинов С.А., Дмитриев П.Н., Карташов И.М., Смирнов В.Б. Проблемы совместной интерпретации временных вариаций гравитационного поля с данными о смещениях земной поверхности и дна океана на примере землетрясения Тохоку-Оки (11 марта 2011 г) // Физика Земли. 2019. № 5. С. 56–60. https://doi.org/10.31857/S0002-33372019553-60
  4. Barbot S., Luo H., Wang T., Hamiel Y., Piatibratova O., Javed M.T., Braitenberg C., Gurbuz G. Slip distribution of the February 6, 2023 Mw 7.8 and Mw 7.6, Kahramanmaraş, Turkey earthquake sequence in the East Anatolian Fault Zone // Seismica. 2023. V. 2. № 3. https://doi.org/10.26443/seismica.v2i3.502
  5. Bayrak E., Yılmaz Ş., Softa M., Türker T., Bayrak Y. Earthquake hazard analysis for East Anatolian Fault Zone, Turkey // 2015. Natural Hazards. V. 76. № 2. P. 1063–1077. https://doi.org/10.1007/s11069-014-1541-5
  6. Basili R., Kastelic V., Petricca P., Tarabusi G., Tiberti M., Valensise G. The European Database of Seismogenic Faults (EDSF) compiled in the framework of the Project SHARE. 2013. https://doi.org/10.6092/INGV.IT-SHARE-EDSF
  7. Diament M., Mikhailov V., Timoshkina E. Joint inversion of GPS and high-resolution GRACE gravity data for the 2012. Wharton basin earthquakes // J. Geo-dynamics. 2020. V. 136. https://doi.org/10.1016/j.jog.2020.101722
  8. Duman T.Y., Emre Ö. (2013). The East Anatolian Fault: geometry, segmentation and jog characteristics // Geological Society. 2013. V. 372. № 1. P. 495–529. https://doi.org/10.1144/sp372.14
  9. Ergin M., Aktar M., Eyidoğan H. Present Day Seismicity and Seismotectonics of the Cilician Basin: Eastern Mediterranean Region of Turkey // Bulletin of the Seismological Society of America. 2004. V. 94. № 3. P. 930–939.
  10. Ferretti A. Satellite InSAR Data Reservoir Monitoring from Space. 2014.
  11. Hanssen R.F. Radar Interferometry: Data Interpretation and Error Analysis. Dordrecht: Kluwer Academic Publishers. 2001. 308 p.
  12. Massonnet D., Souyris J.C. Imaging with synthetic aperture radar. EPFL press. 2008. 288 p.
  13. Michel R., Avouac J.P., Taboury J. Measuring ground displacements from SAR amplitude images: Application to the Landers earthquake // Geophysical Research Letters. 1999. V. 26. № 7. P. 875–878.
  14. McClusky S., Balassanian S., Barka A., Demir C., Ergintav S., Georgiev I., Gurkan O., Hamburger M., Hurst K., Kahle H., Kastens K. Global Positioning System constraints on plate kinematics and dynamics in the eastern Mediterranean and Caucasus // J. Geophys. Res. 2000. V.105. № B3. P. 5695–5719.
  15. Milkereit C., Grosser H., Wang R., Wetzel H., Woith H., Karakisa S., Zünbül S., Zschau J. Implications of the 2003 Bingöl Earthquake for the Interaction between the North and East Anatolian Faults // Bulletin of the Seismological Society of America. 2004. V. 94. P. 2400–2406.
  16. Okada Y. Surface deformation due to shear and tensile faults in a half-space // BSSA. 1985. V. 75. № 4. P. 1135–1154.
  17. Özmen Ö.T., Yamanaka H., Alkan M.A., Çeken U., Öztürk T., Sezen A. (2017). Microtremor Array Measurements for Shallow S-Wave Profiles at Strong-Motion Stations in Hatay and Kahramanmaras Provinces, Southern Turkey // Bulletin of the Seismological Society of America. 2017. V. 107. № 1. P. 445–455.
  18. Pollitz F.F. Coseismic deformation from earthquake faulting on a layered spherical Earth // Geophysical J. Internatioal. 1996. V. 125. № 1. P. 1–14.
  19. Reilinger R., McClusky S., Vernant P., Lawrence S., Ergintav S., Cakmak R., Ozener H., Kadirov F., Guliev I., Stepanyan R., Nadariya M. GPS constraints on continental deformation in the Africa–Arabia–Eurasia continental collision zone and implications for the dynamics of plate interactions // J. Geophys. Res. 2006. V. 111. № B05411. P. 1–26.
  20. Strozzi T., Luckman A., Murray T., Wegmuller U., Werner C.L. Glacier motion estimation using SAR offset-tracking procedures // IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing. 2002. V. 40. № 11. P. 2384–2391. https://doi.org/10.1109/tgrs.2002.805079
  21. Westaway R.O.B., Arger J.A.N. The Gölbaşi basin, southeastern Turkey: a complex discontinuity in a major strike-slip fault zone // J. Geological Society. 1996. V.153. № 5. P. 729–744.
  22. Xu J., Liu C., Xiong X. Source Process of the 24 January 2020 Mw 6.7 East Anatolian Fault Zone, Turkey, Earthquake // Seismol. Res. Lett. 2020. V. 91. P. 3120–3128. https://doi.org/10.1785/0220200124

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2.

Download (2MB)
3.

Download (1MB)
4.

Download (986KB)
5.

Download (802KB)
6.

Download (798KB)
7.

Download (818KB)

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».