The Gutenberg-Richter Relationship and the Regional Distribution of Seismicity of Balıkesir Province and its Vicinity

Year 2024, Volume: 12 Issue: 2, 776 - 797, 29.04.2024

Nazlı Ceyla Anadolu Kılıç

https://doi.org/10.29130/dubited.1114105

Abstract

In this study, the seismicity and the seismicity parameters of Balıkesir Province and its vicinity (38.50º-40.50ºN-26.00º-29.00ºE) were determined. For this purpose, the earthquake of magnitude M≥3.0 data used, in this analysis were taken from Kandilli Observatory and Earthqauke Research Institute’s earthquake catalog, for the time period from 1900 to 2020. For the entire study area, “b”, “Dc” and possible-reliable “Mmax” values were determined as b=1.17, Dc=2.22 and Mmax=6.95 respectively. In order to make a detailed seismicity assessment and map the spatial distributions of the seismicity parameters, the study area was divided into subregions as 0. 5°N x 0. 5°E. The “a” value was calculated in the range of 3.63≤a≤7.49 and, the “b” value was calculated in the range of 0.73≤b≤1.55. It was observed that the “Mmax” values varied in the range of 4.9≤Mmax≤7.6. It is seen that earthquakes of 5.9≤Mw≤7.2 are possible for Balıkesir province and its vicinity, which are prominent in terms of seismicity in the study area, where seismicity is quite high.

Keywords

"b" value, "Mmax" value, Seismicity, Frequency-magnitude relation

Balıkesir İli ve Çevresinin Gutenberg-Richter İlişkisi ve Depremselliğinin Bölgesel Dağılımı

Abstract

Bu çalışmada Balıkesir İli ve çevresinin (38.50º-40.50ºK-26.00º-29.00ºD) depremselliği ve depremsellik parametreleri belirlenmiştir. Bu amaçla 1900-2020 yılları arasında meydana gelen M≥3.0 olan deprem verileri Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü deprem kataloğundan alınmıştır. Çalışma alanının tamamı için “b”, “Dc” ve olası-güvenilir “Mmak” değeri sırası ile b=1.17, Dc=2.22 ve Mmak=6.95 olarak belirlenmiştir. Detaylı depremsellik değerlendirilmesi yapılabilmesi ve depremsellik parametrelerinin uzaysal dağılımlarının haritalanabilmesi için çalışma alanı 0. 5°Kx0. 5°D olacak şekilde alt alanlara ayrılmıştır. “a” değeri 3.63≤a≤7.49, “b” değeri ise 0.73≤b≤1.55 aralığında hesaplanmıştır. “Mmak” değerlerinin ise 4.9≤Mmak≤7.6 aralığında değişim gösterdiği görülmüştür. Depremselliğin oldukça yüksek olduğu çalışma alanı içerisinde depremsellik açısından ön plana çıkan Balıkesir il merkezi ve yakın çevresi için 5.9≤Mw≤7.2 büyüklüğündeki depremlerin olası olduğu görülmektedir.

Keywords

"b" değeri, "Mmak" değeri, Depremsellik, Frekans-magnitüd ilişkisi, Balıkesir

References

• [1] Anonim. (2022, Nisan). Türkiye’de Afet Yönetimi ve Doğa Kaynaklı Afet İstatistikleri [Çevrimiçi]. Erişim: https://www.afad.gov.tr/kurumlar/afad.gov.tr/35429/xfiles/turkiye_de_afetler.pdf
• [2] N. Pınar ve E. Lahn, “Türkiye Depremleri İzahlı Kataloğu”, Bayındırlık Bakanlığı, Yapı ve İmar İşleri Reisliği, Türkiye, 6, 1952.
• [3] K. Ergin, U. Güçlü, U. ve Z. Uz, “Türkiye ve Civarının Deprem Katalogu (M.S. 11-1964)” İstanbul Teknik Üniversitesi, Arz Fiziği Enstitüsü Yayınları, Türkiye, 1967.
• [4] H. Soysal, S. Sipahioğlu, D. Kolçak, ve Y. Altınok, “Türkiye ve Çevresinin Tarihsel Deprem Kataloğu, M.Ö.2100-M.S.1900,” TÜBİTAK Temel Bilimler Araştırma Grubu, Türkiye, Rap. 341, 1981.
• [5] N. N. Ambraseys and C. F. Finkel, “Long Term Seismicity of İstanbul and of the Marmara Region”, Terra Nova, vol. 3, pp.527-539, 1991.
• [6] N. N. Ambraseys and J. A. Jackson, “Seismicity of the Sea of Marmara (Turkey) since 1500”, Geophysical Journal International, vol. 141,, T539-834, 2000.
• [7] O. Tan, M. C. Tapırdamaz and A. Yörük, “The Earthquake Catalogues for Turkey”, Turkish Journal of Earth Sciences, vol.17, 405-418, 2008.
• [8] AFAD. T.C. İçişleri Bakanlığı Afet ve Acil Durum Yönetim Başkanlığı [Çevrimiçi]. Erişim: https://deprem.afad.gov.tr/home-page
• [9] KRDAE. Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü [Çevrimiçi]. Erişim: http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/2/tr/
• [10] ISC. International Seismological Centre [Çevrimiçi]. Erişim: http://www.isc.ac.uk/
• [11] NEIC. National Earthqauke Information Center [Çevrimiçi]. Erişim: https://www.usgs.gov/programs/earthquake-hazards/national-earthquake-information-center-neic
• [12] W. Salomon-Calvi, “Türkiye’nin Zelzele Haritasına Dair Birkaç Söz”, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA) Yayını, Türkiye, Rap. 1257, 1941.
• [13] K. Ergin, U. Güçlü ve Z. Uz, “Türkiye ve Civarının Deprem Katalogu (M.S. 11-1964)”, İstanbul Teknik Üniversitesi, Arz Fiziği Enstitüsü Yayınları, Türkiye, Rap. 24, 1967.
• [14] N. V. Shebalin, V. Karnik and D. Hadzievski, “Catalogue of Earthquakes, Part 1, 1901-1970”, UDNP-Unesco Survey of the Seismicity of Balkan Region, Skopje, 1974.
• [15] A. Özoğul, “Balıkesir Ovası ve Yakın Çevresinde Meydana Gelen Depremlerin Uygulamalı Jeomorfoloji Bakımından Etkileri”, Uludağ Üniversitesi Eğitim Fakültesi Dergisi, vol. 11, ss. 43-51, 1987.
• [16] Ö. Emre, S. Özalp, A. Doğan, V. Özaksoy, C. Yıldırım ve F. Göktaş, İzmir Yakın Çevresinin Diri Fayları ve Deprem Potansiyelleri. Maden Tetkik Arama, Türkiye, Rap. 10754, 2005.
• [17] B.C. Papazachos, “Dependence of the seismic parameter b on the magnitude range”, Pure and Applied Geophysics, vol. 112, pp. 1059-1065, 1974.
• [18] P.W. Burton, “Seismic risk in Southern Europe through India examined Gumbel’s third distribution of extreme values”, Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, vol. 59, pp. 259-280, 1979.
• [19] A. Kijko and M.A. Sellevoll, “Estimation of earthquake hazard parameters from incomplete data files, part I, utilization of extreme and complete catalogues with different threshold magnitudes”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 79, pp. 645-654, 1989.
• [20] A. Kijko and M.A. Sellevoll, “Estimation of earthquake hazard parameters from incomplete data files, part II, incorporation of magnitude heterogeneity”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 82, pp. 120-134, 1992.
• [21] B.C. Papazachos, “An alternative method for a reliable estimation of seismicity with an application in Greece and the Surrounding Area”, Bulletin of Seismology Society of America vol. 89, pp. 111-119, 1999.
• [22] M.V. Manakou and T.M. Tsapanos, “Seismicty and seismic hazard parameters evaluation in the Island of Crete and surrounding area inferred from mixed data files”, Tectonophysics, vol. 321, pp. 157-178, 2000.
• [23] E.M. Scordilis, “Empirical Global Relations Converting Ms And Mb To Moment Magnitude”, Journal of Seismology, vol. 10, pp. 225-236, 2006.
• [24] A. Deniz and M. S. Yücemen, “Magnitude Conversion Problem for the Turkish Earthquake Data”, Natural Hazards, vol. 55, pp. 333-352, 2010.
• [25] F. T. Kadirioğlu and R. F. Kartal, “The New Empirical Magnitude Conversion Relations Using and Improved Earthquake Catalogue for Turkey and its near vicinity (1900-2012)”, Turkish Journal of Earth Sciences, vol 25, pp. 300-310, 2016.
• [26] M.S. Yücemen, “Olasılıksal sismik tehlike analizi: Genel bakış ve istatistiksel modellemede dikkat edilmesi gerekli hususlar”, 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, Ankara, Türkiye, 2011, ss. 1-20.
• [27] J. K. Gardner and L. Knopoff, “Is the sequence of earthquakes in Southern California, with Aftershocks Removed Poissonian?”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 64, pp. 1363-1367, 1974.
• [28] P.A. Reasenberg, “Second-order moment of Central California seismicity 1969-1982”, Journal of Geophysical Research, vol. 90, no. B7, pp. 5479-5495, 1985.
• [29] S. Wiemer and M. Wyss, “Minimum magnitude of completeness in earthquake catalogs: Examples from Alaska, the Western United States, and Japan”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 90, no. 4, pp. 859-869, 2000.
• [30] I. Zaliapin and Y. Ben-Zion, “Earthquake Clusters in Southern California II: Classification and Relation to Physical Properties of the Crust”, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, vol. 118, 2865-2877, 2013.
• [31] R. Console, C. Montuori and M. Murru, “Statistical Assessment of Seismicity Patterns in Italy: Are they Precursors of Subsequent Events?” Journal of Seismology, vol. 4, pp. 435-449, 2000.
• [32] A. Helmstetter, Y. Y. Kagan and D. D. Jackson, “Comparison of Short-Term and Time-Independent Earthquake Forecast Models for Southern California”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 96, 90-106, 2006.
• [33] M. Zare, H. Amini, P. Yazdi, K. Sesetyan, M. B. Demircioğlu, D. Kalafat, M. Erdik, D. Giardini, M. A. Khan and N. Tsereteli, “Recent Developments of the Middle East Catalog”, Journal of Seismology, vol. 18, 749-772, 2014.
• [34] S. Öztürk, “A Study on the Correlations Between Seismotectonic b-value and Dc-value, and Seismic Quiescence Z-value in the Western Anatolian Region of Turkey”, Austrian Journal of Earth Sciences, vol. 108, pp. 172-184, 2015.
• [35] S.A. Wiemer, “Software package to analyze seismicity: Zmap”, Seismological Research Letters, vol. 72, no. 2, pp. 374-383, 2001.
• [36] B. Gutenberg and C.F. Richter, “Frequency of earthquakes in California”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 34, pp. 185-188, 1944.
• [37] C.R. Allen, P., Amanp, C.F. Richter and J.M. Nordquist, “Relation between seismicity and geological structure in the S. California region”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 55, pp. 752-797, 1965.
• [38] J. Weeks, D. Lockner, and J. Byerlee, “Change in b-values during movement on cut surfaces in granite”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 68, pp. 333-341, 1978.
• [39] P.M. Hazidimitriou, E.E. Papadimitriou, D.M. Mountrakis and B.C. Papazachos, “The seismic parameter b of the frequency-magnitude relation and its association with the geological zones in the area of Greece”, Tectonophysics, vol. 120, pp. 141-151, 1985.
• [40] J.H. Wang, “b-values of shallow earthquakes in Taiwan”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 78, pp. 1243-1254, 1988.
• [41] T.M. Tsapanos, D.G. Galanopoulos and P.W. Burton, “Seismicity in the Hellenic Volcanic Arc: Relation between seismic parameters and the geophysics fields in the region”, Geophysical Journal International, vol. 117, pp. 1677-1687, 1994.
• [42] J. Mori, and R.E. Abercrombie, “Depth dependence of earthquake frequency-magnitude distribuions in Californa”, Journal of Geophysical Research, vol. 102, pp. 15081-15090, 1997.
• [43] Olsson, R., An Estimation of Maximum b-Value in the Gutenberg-Richter Relation. Journal of Geodynamics, 27, 547-552, 1999.
• [44] S. Wiemer and M. Baer, “Mapping and removing quarry blast events from sSeismicity catalogs”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 90, pp. 525-530, 2000.
• [45] K. Aki, “Maximum likelihood estimate of b in the formula logN=a-bM and its confidence limits”, Bulletin of the Earthquake Research Institute, University of Tokyo, vol. 43, pp. 237-239, 1965.
• [46] A.O. Oncel and T.H. Wilson, “Space-time correlations of seismotectonic parameters and examples from Japan and Turkey preceding the İzmit earthquake”, Bulletin of the Seismological Society of America, vol. 92, no. 1, pp. 339-350, 2002.
• [47] A.O. Oncel and T.H. Wilson, “Anomalous seismicity preceding the 1999 Izmit event, NW Turkey”, Geophysical Journal International, vol. 169, pp. 259-270, 2007.
• [48] O. Polat, E. Gok and D. Yilmaz, “Earthquake hazard of the Aegean Extension Region (West Turkey)”, Turkish Journal of Earth Science, vol. 17, pp. 593-614, 2008.
• [49] S. Öztürk, “Orta Anadolu Bölgesi ve civarındaki depremselliğin bölge-zaman-magnitüd analizleri ve güncel deprem potansiyeli”, Türk Deprem Araştırma Dergisi, c. 1, s. 2, ss. 148-166, 2019.
• [50] P. Grassberger and I. Procaccia, “Measuring the strangeness of Strange attractors”. Physica D: Nonlinear Phenomena, vol. 9, no. 1-2, pp. 189-208, 1983.
• [51] T. Hirata, “Correlation between the b-value and the fractal dimension of earthquakes”, Journal of Geophysical Research, vol. 94, pp. 7507-7514, 1989.
• [52] A. Kijko, “Statistical Estimation of Maximum Regional Earthquake Magnitude mmax”, Workshop: Seismicity Modelling in Seismic Hazard Mapping, Poljce, Slovenia, 2000.
• [53] A. Kijko, “Estimation of the Maximum Earthquake Magnitude, mmax” Pure and Applied Geophysics, vol. 161, pp-1-27, 2004.
• [54] A. Kijko and M. Singh, “Statistical tools for maximum possible earthquake magnitude estimation”, Acta Geophysica, vol. 59, no. 4, pp. 674-700, 2011.
• [55] C. Frohlick and S. Davis, “Telesismic b-values: or, much about 1.0”, Journal of Geophysical Research, vol. 98, pp. 631-644, 1993.
• [56] Y.Y. Kagan and L. Knopoff, “Spatial distribution of earthquakes: The two correlation function”, Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, vol. 62, pp. 303-320, 1980.
• [57] S. Öztürk, “Kuzey Anadolu Fay Zonu ve civarındaki güncel deprem aktivitesinin bölgesel ve zamana bağlı analizleri”, Yerbilimleri, c. 38, s. 2, ss. 193-228, 2017.
• [58] D.L. Turcotte, Fractals and chaos in geology and geophysics, 2nd edition, Cambridge University Press, New York, 1997.
• [59] E. Aydındağ, “Kuzey Anadolu ve San Andreas Fay Zonlarında Aktif Fay Verilerinin Fraktal Analizi”, Yüksek Lisans Tezi, Mühendislik Bilimleri Anabilim Dalı, İstanbul Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 2015.
• [60] A.O. Oncel and T.H. Wilson, “Correlation of seismotectonic variables and GPS strain measurements in Western Turkey”, Journal of Geophysical Research, vol. 109, no. B11306, pp. 1-13, 2004.
• [61] S. Roy, U. Ghosh, S. Hazra and J.R. Kayal, “Fractal dimension and b-value mapping in the Andaman-Sumatra subduction zone”, Natural Hazards, vol. 57, pp. 27–37, 2011.
• [62] S. Öztürk, “Statistical correlation between b-value and fractal dimension regarding Turkish epicentre distribution”, Earth Sciences Research Journal, vol. 16, no. 2, pp. 103-108, 2012.
• [63] S. Öztürk, “Türkiye’nin Batı Anadolu Bölgesi için deprem istatistiği ve olası güçlü depremlerin orta vadede bölgesel olarak tahmini üzerine bir çalışma”, Gümüşhane Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, c. 4, s. 1, ss. 75-93, 2014.
• [64] V.F. Pisarenko, “Statistical evaluation of maximum possible magnitude”, Izvestiya, Earth Physics, vol. 27, pp. 757-763, 1991.
• [65] E. Bayrak, “Batı Anadolu bölgesinin deprem tehlikesinin farklı yöntemler kullanılarak incelenmesi”, Yüksek Lisans Tezi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon, Türkiye, 2012.
• [66] N.M. Warren and G.V. Latham, “An experiment study of thermal induced micro-facturing and its relation to volcanic seismicity”, Journal of Geophysical Research, vol. 75, pp. 4455-4464, 1970.
• [67] Y. Ogata, M. Imoto and K. Katsura, “3-D spatial variation of b-values of magnitude-frequency distribution beneath the Kanto District, Japan”, Geophysical Journal International vol. 104, pp. 135–146, 1991.
• [68] N. Maden and S. Öztürk, “Seismic b-values, bouguer gravity and heat flow data beneath Eastern Anatolia, Turkey: Tectonic implications”, Surveys in Geophysics, vol. 36, no. 4, pp. 549-570, 2015.
• [69] U. Akın, E.U. Ulugergerli, ve S. Kutlu, “Türkiye jeotermal potansiyelinin ısı akısı hesaplamasıyla değerlendirilmesi”, Maden Tetkik ve Arama Dergisi, c. 149, ss. 205-214, 2014.
• [70] D. Gürcün ve A. Petek, “Jeotermal Enerji Potansiyelinin Swot Analizi ile Değerlendirilmesi: Aydın İli Örneği, Ömer Halisdemir Üniversitesi İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, c. 14, pp. 349-364, 2021.
• [71] S. Wiemer, S.R. McNutt and M. Wyss, M., “Temporal and three-dimensional spatial analyses of the frequency–magnitude distribution near Long Valley Caldera, California”, Geophysical Journal International, vol. 134, no. 2, pp. 409-421, 1998.
• [72] A. Bal, Aydın-İzmir civarının hava manyetik verilerinden ısı akısı değerlerinin belirlenmesi ve ısı akısı dağılımının incelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Jeoloji Mühendisliği Bölümü, Ankara Üniversitesi, Ankara, Türkiye, 2004.
• [73] O.M. İlkişik, “Regional heat flow in Western Anatolia using silica temperature estimates from thermal springs”, Tectonophysics, vol. 244, pp. 175–184, 1995.
• [74] A. Gurer, Ö.F. Gürer, A. Pinçe and O.M. Ilkisik, “Conductivity structure along the Gediz Graben, West Anatolia, Turkey: Tectonic implications”, International Geology Review, vol. 43, no. 12, pp. 1129-1144, 2001.
• [75] A. Aydemir, F. Bilim, G. Ciftci and S. Okay, “Modeling of the Foca-Uzunada magnetic anomaly and thermal structure in the gulf of Izmir, Western Turkey”, Journal of Asian Earth Sciences, vol. 156, pp. 288-301, 2018.
• [76] Anonim (2022, Nisan). Balıkesir İli Maden ve Enerji Kaynakları [Çevrimiçi]. Erişim: https://www.mta.gov.tr/v3.0/sayfalar/bilgi-merkezi/maden_potansiyel_2010/Balikesir_Madenler.pdf
• [77] Z. M. Hisarlı, Batı Anadolu’da Curie noktası derinliklerinin saptanması ve jeotermal alanlarla ilişkisi, Doktora Tezi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, İstanbul Üniversitesi, İstanbul, Türkiye, 1996.
• [78] B. Akyol, Çanakkale ve Çevresinin Deprem Riskinin İncelenmesi, Yüksek Lisans Tezi, Jeofizik Mühendisliği Bölümü, Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi, Çanakkale, Türkiye, 2009.
• [79] D. Schorlemmer, S. Wiemer, M. Wyss, “Variations in earthquake-size distribution across different stress regimes,” Nature, vol. 437, pp. 539-542, 2005.
• [80] A. Gezer ve T. Bekler, “6 Şubat 2017, Mw=5.4 Ayvacık depremi öncesi ve sonrası temel deprem tehlike parametrelerinin analizi”, Çanakkale Onsekiz Mart University Journal of Advanced Research in Natural and Applied Sciences, s. 1, ss. 82-89, 2021.
• [81] B. Gutenberg and C.F. Richter, Seismicity of the earth and associataed phenomena, Princeton University Press, Princeton, NJ, USA, 1954.
• [82] Y. Bayrak, S. Öztürk, H. Çınar, D. Kalafat, T. M. Tsapanos, G. Ch. Koravas and G.A. Leventakis, Estimating earthquake hazard parameters from instrumental data for different regions in and around Turkey, Engineering Geology, vol. 105, pp. 200-210, 2009.
• [83] H. Yalçın, L. Gülen ve M. Utkucu, Türkiye ve yakın çevresinin aktif fayları veri bankası ve deprem tehlikesinin araştırılması, Yerbilimleri, s. 34, ss. 133-160, 2013.
• [84] G. Esin ve Ş. Ceryan, Burhaniye (Balıkesir) yerleşim alanının sıvılaşma potansiyelinin değerlendirilmesi, Yerbilimleri, s. 36, ss. 81-96, 2015.
• [85] Ş. Ceryan, G. G. Büyükkahraman, S. Berber ve F. Çoban, BAUN Mühendislik Fakültesi binalarının bulunduğu (Çağış, Balıkesir) deprem tehlike analizi, dinamik özellikleri ve standart deprem hareketi spektrumları, Balıkesir Üniversite Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, s. 24, ss.422-435, 2022.