Earthquake Statistical Parameters Analysis and Regional Variations of March 02, 2017 Adıyaman-Samsat Earthquake (Ml = 5.7) by Using its Aftershocks

Abstract

In this study, using the aftershocks that occurred after the March 02, 2017 Adıyaman-Samsat Earthquake (Ml = 5.7) statistical analyzes of b-value and aftershock decay parameter p-value were performed. 1345 aftershocks compiled from the catalogs of the Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute (KOERI) and the Disaster & Emergency Management Authority (AFAD) were homogenized according to the local magnitude Ml. Afterwards, the completeness magnitude Mc=1.6 was obtained with the moving time window approach and using maximum likelihood method, b-value was calculated as 0.768±0.03 for the whole region. This value is close to the expected 1 for b for tectonic earthquakes and is consistent with the Gutenberg-Richter relation. With modified Omori's Law p=0.91±0.05, c=0.041±0.030 and K=25.6±3.21 were calculated for the entire region. The p-value, which is thought to be related to crustal heterogeneity, heat flux and tectonic deformation, is less than 1, reflecting the relatively slow aftershock decay rate. Regional variation maps of b- and p-parameters were prepared by taking 450 earthquakes at each node point with 0.01O x 0.01O grid interval. The b-value was high in the northeast-southwest line of the March 02, 2017 (Ml=5.7) earthquake and low in the south-southeast of this earthquake. Besides the low b-value, the occurrence of the 24 April 2018 (Ml=5.4) earthquake in the region may foreshadow the increase in regional stress. Examining the regional variation of the p-value, the high p-value is in the north-northeast of the Adıyaman-Samsat earthquake and is almost consistent with the deformation region on the InSAR map given in literature.

Keywords

• March 02
• 2017 Adıyaman Samsat Earthquake
• Spatial distribution of b-and p-values
• Gutenberg-Richter Relation
• Omori Law

02 Mart 2017 Adıyaman-Samsat Depremi (Ml=5.7) Artçı Şokları Kullanılarak Deprem İstatistiği Parametrelerinin Analizi ve Bölgesel Değişimleri

Abstract

Bu çalışmada 02 Mart 2017 Adıyaman-Samsat Depremi (Ml=5.7) sonrasında meydana gelen artçı sarsıntılar kullanılarak b-değeri ve artçı deprem azalım parametresi p-değerinin istatistiksel analizleri gerçekleştirilmiştir. Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KOERI) ile Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı (AFAD) kataloglarından derlenmiş 1345 artçı şok, yerel büyüklük Ml'ye göre derlenmiştir. Sonrasında, kayan pencereleme yöntemi ile tamlık magnitüdü Mc=1.6 elde edilmiş, en büyük olasılık yöntemi kullanılarak tüm bölge için ortalama b-değeri 0.768±0.03 olarak hesaplanmıştır. Bu değer, tektonik depremlerde b için beklenen 1'e yakındır ve Gutenberg-Richter bağıntısı ile uyumludur. Geliştirilmiş Omori yasası ile tüm bölge için p=0.91±0.05 c=0.041±0.030 ve K=25.6±3.21 olarak hesaplanmıştır. Kabuk heterojenitesi, ısı akısı ve tektonik deformasyonla ilgili olabileceği düşünülen p-değerinin 1'den küçük olması artçı şok azalım oranının nispeten yavaş olduğunu yansıtmaktadır. b- ve p-parametrelerinin bölgesel değişim haritaları 0.01O x 0.01O grid aralığı ve her düğüm noktasına 450 deprem alınarak hazırlanmıştır. b-değeri 02 Mart 2017 (Ml=5.7) depreminin kuzeydoğu-güneybatı hattında yüksek ve bu depremin güney-güneydoğusunda düşük değer almıştır. Düşük b-değerinin yanında bölgede 24 Nisan 2018 (Ml=5.4) depreminin meydana gelmesi, bölgesel gerilmenin arttığının habercisi olabilir. p-değerinin bölgesel değişimi incelendiğinde, yüksek p-değeri Adıyaman-Samsat depreminin kuzey-kuzeydoğusundadır ve literatürde verilen InSAR haritasındaki deformasyon bölgesi ile hemen hemen uyumludur.

Keywords

• 02 Mart 2017 Adıyaman Samsat Depremi
• b- ve p-değerleri değişim haritası
• Gutenberg-Richter Bağıntısı
• Omori Yasası

References

1. AFAD, (2018), T.C. İçişleri Bakanlığı, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı, Deprem Dairesi Başkanlığı, 1900 - 20xx Deprem Kataloğu(M >= 4.0), https://deprem.afad.gov.tr/depremkatalogu, [Erişim 10 Ocak 2018].
2. Aki K., (1965), Maximum likelihood estimate of b in the formula logN = a - bM and its confidence limits, Bulletin of the Earthquake Research Institute, University of Tokyo, 43(2), 237-239.
3. Alptekin Ö., (1978), Magnitude-frequency relationships and deformation release for the earthquakes in and around Turkey, Thesis for Promoting to Associate Professor Level, Karadeniz Technical University, 107ss.
4. Ambraseys N.N., (1988), Engineering seismology, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, 17, 1-105.
5. Ambraseys N.N., Jackson J.A., (1998), Faulting associated with historical and recent earthquakes in the Eastern Mediterranean Region, Geophysical Journal International, 133(2), 390-406.
6. Ávila-Barrientos L., Zúñiga F.R., Rodríguez-Perez Q., Guzmán-Speziale M., (2015), Variation of b and p values from aftershocks sequences along the Mexican subduction zone and their relation to plate characteristics, Journal of South American Earth Sciences 63, 162-171.
7. Bayrak Y., Öztürk S., (2004), Spatial and temporal variations of the aftershock sequences of the 1999 İzmit and Düzce earthquakes, Earth Planets Space, 56(10), 933-944.
8. Duman T.Y., Emre Ö., Özalp S., Olgun Ş., Elmacı H., (2012), 1:250.000 ölçekli Türkiye diri fay haritası serisi, Şanlıurfa (NJ 37-10) ve Suruç (NJ37-14) paftaları, Seri No 43, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara.

9. Enescu B., Ito K., (2002), Spatial analysis of the frequency-magnitude distribution and decay rate of aftershock activity of the 2000 Western Tottori earthquake, Earth Planets Space, 54(8), 847-859.
10. Eyidoğan H., (1983), Bitlis-Zagros kıtasal çarpışma kuşağı boyunca etkin sığ deformasyonlar ve depremler arasındaki ilişkiler, Deprem Araştırma Bülteni, 43(1983), 63-99.
11. Eyidoğan H., Geçgel V., (2010), Atatürk Barajı su düzeyi ve tetiklenmiş depremsellik ilişkileri, 1992-2009, Aktif Tektonik Araştırma Grubu 14. Çalıştayı, 03-06 Kasım, Adıyaman Üniversitesi, Bildiri Özleri Kitapçığı, s.31.
12. Eyidoğan H., Geçgel V., Pabuçcu Z., (2010), 3 Eylül 2008 Atatürk Barajı depremi: Tetiklenmiş depremsellik ve Bozova fayı, 63.Türkiye Jeoloji Kurultayı, Bildiri Özleri Kitapçığı.
13. Görgün E., Bohnhoff M., Bulut F., Dresen G., (2010), Seismotectonic setting of the Karadere-Duzce Branch of the North Anatolian Fault Zone between the 1999 Izmit and Düzce Ruptures from Analysis of Izmit after- shock focal mechanisms, Tectonophysics, 482(1-4), 170-181.
14. Gutenberg R., Richter C.F., (1954), Seismicity of the Earth and associated phenomenon, 2nd ed., Princeton Univ. Press, Princeton, N.J., 310ss.
15. Hirata T., (1969), Aftershock sequence of the earthquake off Shikotan Island on January 29, 1968, Geophysical Bulletin of Hokkaido University, 21, 33-43.
16. İmamoğlu M.Ş., Öncü M.E., Bedirhanoğlu İ., Şimşek Z., (2017), 02 Mart 2017 Adıyaman Samsat depremi ön değerlendirme raporu, Dicle Üniversitesi Mühendislik Fakültesi ve TMMOB İnşaat Mühendisleri Odası Diyarbakır Şubesi, 04 Mart 2017, ss.1-20.
17. İmamoğlu Ş.M., (2009), Tektonik Yapısı ve Stratigrafisi Işığında Güneydoğu Anadolu Bölgesinin Jeotermal Enerji Potansiyelinin Değerlendirilmesi, V. Yenilenebilir Enerji Kaynakları Sempozyumu, 19-21 Haziran, Diyarbakır, ss.161-166.
18. İnceöz M., Zengin E., (2014), Adıyaman fay zonunun morfotektonik ve yapısal özellikleri, Fırat Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 26(2), 131-148.
19. İnceöz M., Aksoy E., Zengin E., (2003), Adıyaman fay zonunun Palu-Fırat Nehri arasındaki bölümünün morfotektonik özellikleri, TAG-7 Aktif Tektonik Araştırma Grubu 7. Toplantısı, Yüzüncüyıl Üniversitesi Jeoloji Mühendisliği Bölümü, 01-03 Ekim, Van.
20. Kisslinger C., Jones L.M., (1991), Properties of aftershock sequences in Southern California, Journal of Geological Research, 96(B7), 11947-11958.
21. Kisslinger, C., (1993), The stretched exponential function as an alternative model for aftershock decay rate, Journal of Geological Research, 98, 1913-1921.
22. Kisslinger C., (1996), Aftershocks and Fault-Zone properties, Advances in Geophysics, 38, 1-36.
23. KOERI, (2018), Boğaziçi Üniversitesi Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KOERI) Bölgesel Deprem-Tsunami İzleme ve Değerlendirme Merkezi (BDTİM) Deprem Sorgulama Sistemi, http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/zeqdb/, [Erişim 10 Ocak 2018].
24. Kutoğlu Ş.H., Akçın H., Kemaldere H., Görmüş K.S., (2008), Triggered Creep Rate on the Ismetpasa Segment of the North Anatolian Fault, Natural Hazards and Earth System Sciences, 8(6), 1369-1373.
25. Liu Z.R., (1984), Earthquake frequency and prediction, Bulletin of the Seismological Society of America, 74(1), 255-265.
26. Lomnitz C., Singh S.K., (1976), Earthquakes and earthquake prediction, Seismic Risk and Engineering Decisions’ın İçinde, (Lomnitz C. and Rosenblueth E., Ed.), Elsevier Scientific Publishing Company, ss.3-30.
27. Meng L., Bao H., Huang H., Zhang A., Bloore A., Liu Z., (2018), Double pincer movement: Encircling rupture splitting during the 2015 Mw 8.3 Illapel earthquake, Earth and Planetary Science Letters, 495(2018), 164-173.
28. Mogi K., (1962), On the time distribution aftershocks accompanying the recent major earthquakes in and near Japan, Bulletin of the Earthquake Research Institute, University of Tokyo, 40(1), 107-124.
29. Nanjo K.Z., (2020), Were changes in stress state responsible for the 2019 Ridgecrest, California, earthquakes? Nature Communications, 11(1), 1-10.
30. Narteau C., Byrdina S., Shebalin P., Schorlemmer D., (2009), Common dependence on stress for the two fundamental laws of statistical seismology, Nature 462(7273), 642-645.
31. Nemati M., (2014), An appraisal of aftershocks behavior for large earthquakes in Persia, Journal of Asian Earth Sciences, 79(2014), 432-440.
32. Ogata Y., (2001), Increased probability of large earthquakes near aftershock regions with relative quiescence, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 106(B5), 8729-8744.
33. Ogata Y., Jones L.M., Toda S., (2003), When and where the aftershock activity was depressed: Contrasting decay patterns of the proximate large earthquakes in southern California, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 108(B6), 2318.
34. Omori F., (1894), On aftershocks of earthquakes, J. Coll. Sci. Imp., University of Tokyo, 7, 111-200.
35. Özcan Z., Özocak A., Utkucu M., Doğan E., (2017), Preliminary report on the March 2, 2017 Samsat (Adıyaman) earthquake, Rapor No:2017-2, Sakarya Üniversitesi, Afet Yönetim Uygulama ve Araştırma Merkezi.
36. Öztürk S., Bayrak Y., (2006), 31 Temmuz 2005 Bala (Ankara) Depremi, MD=4.9, Artçı Şok Dizisinin İstatistiksel Olarak Değerlendirilmesi ve Artçı Şok Parametrelerinin Bölgesel Değişimleri, Journal of İstanbul Kültür University, 4(2), 145-155.
37. Öztürk S., Bayrak Y., Çınar H., Koravos G.Ch., Tsapanos T.M., (2008a), A quantitative appraisal of earthquake hazard parameters computed from gumbel ı method for different regions in and around Turkey, Natural Hazards, 47(3), 471-495.
38. Öztürk S., Çınar H., Bayrak Y., Karslı H., Daniel G., (2008b), Properties of the aftershock sequences of the 2003 Bingöl, MD=6.4, (Turkey) earthquake, Pure and Applied Geophysics, 165(2), 349-371.
39. Öztürk S., (2011), Characteristics of Seismic Activity in the Western, Central and Eastern Parts of the North Anatolian Fault Zone, Turkey: Temporal And Spatial Analysis, Acta Geophysica, 59(2), 209-238.
40. Öztürk S., Şahin S., (2019), A statistical space-time-magnitude analysis on the aftershocks occurrence of the July 21th, 2017 MW=6.5 Bodrum-Kos, Turkey, earthquake, Journal of Asian Earth Sciences, 172, 443-457.
41. Öztürk S., Ormeni R., (2021), An evaluation on the behaviors of aftershock sequence of November 26th, 2019 Earthquake, ML=6.3, North of Durrës, Albania, MSU J. of Sci., 9(1), 817-826.
42. Perinçek D., Günay Y., Kozlu H., (1987), Doğu ve Güneydoğu Anadolu bölgesindeki yanal atımlı faylar ile ilgili yeni gözlemler, TMMOB Petrol Mühendisleri Odası Türkiye 7. Petrol Kongresi, 6-10 Nisan, Ankara, ss.89-103.
43. Raub C., Martinez-Garzon P., Kwiatek G., Bohnhoff M., Dresen G., (2017), Variations of seismic b-value at different stages of the seismic cycle along the North Anatolian Fault Zone in Northwestern Turkey, Tectonophysics, 712(2017), 232-248.
44. Scholz C.H., (1968), The frequency-magnitude relation of microfracturing in rock and its relation to earthquakes, Bulletin of the seismological society of America, 58(1), 399-415.
45. Shi Y., Bolt B.A., (1982), The standard error of the magnitude-frequency b value, Bulletin of the Seismological Society of America 72(5), 1677-1687.
46. Schorlemmer D., Wiemer S., Wyss M., (2004), Earthquake statistics at Parkfield: 1.Stationarity of b values, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 109(B12), doi:10.1029/2004JB003234.
47. Sungurlu O., (1974), VI. Bölge kuzey sahalarının jeolojisi, TPAO Arama Grubu, Rapor No: 871, Ankara, 32ss.
48. Şengör A.M.C., (1980), Türkiye'nin neotektoniğinin esasları, Türkiye Jeoloji Konferanslar Serisi Yayınları No: 2, Ankara, 40ss.
49. Şengör A.M.C., (1979), The North Anatolian transform fault: Its age, ofset and tectonic significance, Journal of the Geological Society, 136(3), 269-282.
50. Şengör A.M.C., Görür N., Şaroğlu F., (1985), Strike-Slip deformation basin formation and sedimentation: Strike-Slip faulting and related basin formation in zones of tectonic escape: Turkey as a case study, In: Biddle KT, Christie-Blick N, editors. Strikeslip faulting and basin formation. Soc Econ Paleontol Min Spec Publ 37, 227-264.
51. Şengör A.M.C., Özeren M.S., Keskin M., Sakınç M., Özbakır A.D., Kayan İ., (2008), Eastern Turkish High Plateau as a small Turkic-Type Orogen: Implications for post-collisional crust-forming processes in Turkic-Type Orogens, Earth-Science Reviews, 90(1), 1-48.
52. Tatar O., Koçbulut F., Polat A., Demirel M., (2019), 02.03.2017 and 24.04.2018 Samsat (Adıyaman) Earthquakes and Their Importance in Regional Seismotectonics, Geological Bulletin of Turkey, 62(2), 167-180.
53. Urbancic T.I., Trifu C.I., Long J.M., Toung R.P., (1992), Space-Time correlations of b value with stress release, Pure and Applied Geophysics, 139(3), 449-462.
54. Utkucu M., Çetin C., Alptekin Ö., (2005), 12 Kasım 1999 Düzce depremi artçı depremlerinden hesaplanan b ve p değerlerinin uzay ve zaman dağılımı ve gelecekteki sismik tehlike hakkında değerlendirmeler, Yerbilimleri (Earth Sciences), 26(1), 75-91.
55. Utsu T., (1961), A statistical study on the occurrence of aftershocks, Geophys. Mag., Tokyo, Japan, 30, 521-603.
56. Utsu T., (1969), Aftershocks and earthquake statistics (I)-Some parameters which characterize an aftershock sequence and their interrelation, Journal of the Faculty of Science, Hokkaido University, Series VII, 2, 129-195.
57. Utsu T., (1971), Aftershocks and earthquake statistics (2): Further ınvestigation of aftershocks and other earthquake sequences based on a new classification of earthquake sequences, Journal of the Faculty of Science, Hokkaido University, Series 7, Geophysics, 3(4), 197-266.
58. Utsu T., Ogata Y., Matsu’ura R.S., (1995), The centenary of the Omori formula for a decay law of aftershock activity, Journal of Physics of the Earth, 43(1), 1-33.
59. Wessel P., Smith W.H.F., (1998), New, improved version of the generic mapping tools released, EOS, Transactions of the American Geophysical Union, 79(47), 579-579.
60. Wiemer S., (2001), A software package to analyze seismicity: ZMAP, Seismological Research Letters, 72(3), 373-382.
61. Wiemer S, Mcnutt S., (1997), Variations in frequency-magnitude distribution with depth in two volcanic areas: Mount St. Helens, Washington, and Mt. Spurr, Alaska, Geophysical research letters, 24(2), 189-192.
62. Wiemer S., Wyss M., (2000), Minimum magnitude of completeness in earthquake catalogs: Examples from Alaska, the Western United States, and Japan, Bulletin of the Seismological Society of America, 90(4), 859-869.
63. Wiemer S., Wyss M., (2002), Mapping spatial variability of the frequency-magnitude distribution of earthquakes, Advances in Geophysics, 45, 1-40.
64. Wiemer S., Katsumata K., (1999), Spatial variability of seismicity parameters in Aftershock Zones, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 104(B6), 13135-13151.
65. Wiemer S., Mcnutt S.R., Wyss M., (1998), Temporal and three-dimensional spatial analysis of the Frequency-Magnitude distribution near long Valley Caldera, California., Geophysical Journal International, 134(2), 409-421.
66. Wyss M., Shimazaki K., Wiemer S., (1997), Mapping active magma chambers by b value beneath Off-Izu Volcano, Japan, J. Geophys. Res., 102(20), 413-433.
67. Wyss M., Schorlemmer D., Wiemer S., (2000), Mapping asperities by minima of local recurrence time: San Jacinto-Elsinore fault zones, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 105(B4), 7829-7844.
68. Wyss M., (2001), Locked and creeping patches along the Hayward Fault, Geophysical Research Letters, 28(18), 3537-3540.
69. Zengin E., (2005), Adıyaman fay zonunun kuzeydoğu bölümünün sismotektonik özellikleri, Fırat Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, Elazığ.