Seismicity of the Erzincan Plain and Surroundings and Temporal and Spatial Analysis of Earthquakes

Abstract

In this study, the seismicity of the Erzincan Plain and its surroundings, which are part of the Upper Euphrates Section in the Eastern Anatolia Region was investigated. Erzincan Plain is a tectonic plain developed on the North Anatolian Fault Zone (NAFZ). However, the NE-SW trending North-East Anatolian Fault (NEAF) in the north of the plain and the Ovacık Fault (OF) in the southeast of the plain affected the development of the plain. The Erzincan Plain, which is tectonically located at the intersection of faults, has experienced large earthquakes that have been effective in the past to the present. Seventeen of these devastating earthquakes occurred in the historical period and two in the instrumental period (1939 and 1992 Erzincan earthquakes). Severe earthquakes have occurred that seventeen of these earthquakes occurred in the historical period and two in the instrumental period. Considering this situation of the plain environment, spatial and intensity analyses were performed using 46 earthquake data with a magnitude of Mw ≥4 that occurred in the instrumental period. Based on the analysis, destructive earthquakes are concentrated in and around Erzincan, situated on the NAFZ. Moderate and low-intensity earthquakes, on the other hand, are more common in the east and southeast of the plain. The high concentration of severe earthquakes around Erzincan indicates a high risk in these areas. Therefore, it is advisable to establish new settlement areas outside the main fault zone, on gently sloping plains to the west of the Erzincan plain, which are more suitable in terms of ground.

Keywords

• Erzincan Plain
• Spatial analysis
• Seismicity

ERZİNCAN OVASI VE ÇEVRESİNİN DEPREMSELLİĞİ İLE DEPREMLERİN MEKÂNSAL ve YOĞUNLUK ANALİZLERİ

Abstract

Bu çalışmada, Doğu Anadolu Bölgesi’nin Yukarı Fırat Bölümü’nde yer alan Erzincan Ovası ve çevresinin depremselliği incelenmiştir. Erzincan Ovası, Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) üzerinde gelişmiş tektonik kökenli bir ovadır. Bununla birlikte ovanın kuzeyinde KD-GB doğrultulu Kuzey Doğu Anadolu Fayı (KDAF) ve ova güneydoğusunda Ovacık Fayı (OF) ovanın gelişimini etkilemiştir. Tektonik olarak adeta fayların kesişme kavşağında yer alan Erzincan Ovası’nda geçmişten günümüze afet boyutunda etkili olan büyük depremler yaşanmıştır. Bu yıkıcı depremlerin 17’si tarihsel dönemde, 2’si aletsel dönemde (1939 ve 1992 Erzincan depremleri) meydana gelmiştir. Ova çevresinin bu durumu dikkate alınarak aletsel dönemde meydana gelen ve büyüklüğü Mw ≥4 olan 46 deprem verisi kullanılarak mekânsal ve yoğunluk analizleri yapılmıştır. Analiz sonuçlarına göre yıkıcı depremler KAFZ üzerinde kurulan Erzincan ve çevresinde, orta ve hafif şiddetli depremlerin ise ovanın doğusu ve güneydoğusunda yoğunlaştığı belirlenmiştir. Şiddetli depremlerin Erzincan ve çevresinde yoğunlaşması, bu alanlarda riskin yüksek olduğunu göstermektedir. Bu nedenle yeni yerleşme alanlarının ana fay zonu dışında, zemin açısından daha uygun olan Erzincan Ovası’nın batısındaki hafif eğimli düzlüklere kurulması gereklidir.

Keywords

• Erzincan Ovası
• Mekânsal analiz
• Depremsellik

References

1. AFAD (2022). 2022 yılı doğa kaynaklı olay istatistikleri. https://www.afad.gov.tr/afet-is-tatistikleri. Son erişim 02/02/2024.
2. Affan, M., Syukri, M., Wahyuna, L. ve Sofyan, H. (2016). Spatial statistic analysis of earthquakes in Aceh province year 1921-2014: cluster seismicity. Aceh International Journal of Science and Technology, 5(2), 54-62.
3. Akkan, E. (1964). Erzincan Ovası ve Çevresinin Jeomorfolojisi. Ankara Üniversitesi Dil ve Tarih Coğrafya Fakültesi Yayınları, Sayı: 153, Ankara.
4. Akpınar, Z. (2010). Erzincan Havzasının Tektonik Gelişiminin Paleomanyetik Yöntemlerle Analizi. Cumhuriyet Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Doktora Tezi, Sivas.
5. Aktar, M. Dorbath, C. ve Arpat, E. (2004). The Seismic Velocity and Fault Structure of The Erzincan Basin, Turkey, Using Local Earthquake Tomography. Geophysical Journal International, 156, 497-505.
6. Aktaş, Y. (2020). Erzincan’da Meydana Gelen Depremler (XI-XV. Yüzyıllar). Atatürk Üniversitesi Türkiyat Araştırmaları Enstitüsü Dergisi, (68), 399-419.
7. Aktimur, H. T. (1988). 1/100.000 ölçekli Açınsama Nitelikli Türkiye Jeoloji Haritaları Serisi, Divriği-F26 Paftası: MTA Yayınları. Ankara.
8. Akyürek, Ö., Arslan, O. (2018). Kocaeli İli ve Çevresinde (1900-2016) Yılları Arasında Gerçekleşen Tarihsel Depremlerin Konumsal İstatistik Analizi. Geomatik, 3(1), 48-62.

9. Al-Ahmadi, K., Al-Amri, A. ve See, L. (2014). A Spatial Statistical Analysis of the Occurrence of Earthquakes Along the Red Sea Floor Spreading: Clusters of Seismicity. Arabian Journal of Geosciences, 7(7), 2893-2904.
10. Alevkayalı, Ç. ve Dindar, H. (2022). Kıbrıs Adası ve Çevresinde Depremlerin Zamansal ve Mekânsal Dağılımı: Jeoistatistiksel Bir Yaklaşım. Yerbilimleri, 43 (3), 197-211.
11. Aronoff, S. (1991). Geographic Information System: A management perspective. WLD Publ. Ottawa, Canada.
12. Arpat, E., ve Şaroğlu, F. (1975). Türkiyedeki Bazı Önemli Genç Tektonik Olaylar. Türkiye Jeoloji Kurumu Bülteni, 18 (1), 91-101.
13. Arslan, R. (2020). Ladik Depremi. Journal of Humanities and Tourism Research, 10(1), s. 143-160.
14. Aslan, Ö. (2015). 13 Mart 1992 Erzincan Depremi Yapısal Hasarları Üzerinde Yerel Zemin Koşullarının Etkisi İstanbul Teknik Üniversitesi, Fen Bilimler Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İstanbul.
15. Bailey, T. C. ve Gatrell, A. C. (1995). Interactive Spatial Data Analysis, Essex: Addison Wesley Longman, Harlow.
16. Bakak, Ö. (2016). 2005 Sığacık Körfezi (İzmir) Depremlerinin Mekânsal Değerlendirilmesi. Yerbilimleri, 37(1), 51-63.
17. Barka, A. (1992). The North Anatolian Fault Zone. Annales Tectonicae (Special Issue). Vol. VI. pp. 164-195.
18. Barka, A. ve Gülen, L. (1989). Complex Evolution of the Erzincan Basin (Eastern Turkey) and its Pull-apart and Continental Escape Origin, J. Struct. Geol., 11, 275-283.
19. Barka, A. ve Reilinger, R. (1997). Active tectonics of the Eastern Mediterranean region: deduced from GPS, neotectonic and seismicity data. http://hdl.handle.net/2122/1520
20. Barka A., Akyuz H.S., Altunel E., Sunal G., Cakır Z., Dikbas A., Yerli B., Armijo R., Meyer B., de Chabalier J.B., Rockwell T., Dolan J.R., Hartleb R., Dawson T., Christofferson S., Tucker A., Fumal T., Langridge R., Stenner H., Lettis W., Bachhuber J. ve Page W. (2002). The surface rupture and slip distribution of the 17 August 1999 Izmit earthquake (M 7.4), North Anatolian fault. Bulletin of the Seismological Society of America, 92, 43-60.
21. Bektaş, O. (1981). Kuzey Anadolu Fay Zonu’nun Erzincan-Tanyeri Bucağı Yöresi’ndeki Jeolojik Özellikleri ve Yerel Ofiyolit Sorunları. Karadeniz Teknik Üniversitesi Yer Bilimleri Fakültesi. Mühendislik ve Mimarlık Fakültesi Yayınları. Cilt: 32
22. Bernard, P., Gariel, J.C. ve Dorbath, L. (1997). Fault Location And Rupture Kinematics of The Magnitude 6.8, 1992 Erzincan Earthquake, Turkey, From Strong Ground Motion And Regional Records. Bulletin of The Seismological Society of America, v. 87, no. 5, p. 1230-1243.
23. Bexultan, Y. (2021). Köprülerde Kurşun Çekirdekli Elastomer Mesnet Tasarımı ve Köprü Deprem Davranışı Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi. Karadeniz Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Trabzon.
24. Boz D. ve Yılmaz, A. (2020). Erzincan Ovası ve Dolayının Çevre Jeolojisi ve Planlanmasına Bir Yaklaşım. Jeoloji Mühendisliği Dergisi. 44. 225-254.
25. Büyükaşıkoğlu, S. (1992). Erzincan’ın Yeraltı Yapısı, Yerbilimci Gözüyle Erzincan Depremi, Dünü Bugünü Yarını ve Türkiye Deprem Sorunu. Sayfa: 43-51, 15 Aralık 1992, İTÜ, İstanbul.
26. Chainey, S. (2005). Methods and Techiques for Understandeing Crime and Hot Spots, Special Report (Mapping Crime: Understandeing Hot Spots), USA:National Institute of Justice, (www.ojp.usdoj.gov/nij).
27. CrimeStat III, (2005). CrimeStat III Manual, Chapter 4 Spatial Distribution, ss.67-85.
28. Demirtaş, R. (2019). Kuzey Anadolu Fay Sistemi (KAFS) Diri Fayları ve Deprem Etkinlikleri Paleosismolojik Çalışmalar ve Gelecek Deprem Potansiyelleri, DOI: 10.13140/RG.2.2.36608.69125, file:///C:/Users/Erkan%20AVLAR/Downloads/KAFSfaylar% 20(1), Erişim Tarihi: 10.12.2023.
29. Emre, Ö., Duman, T. Y., Özalp, S., Elmacı, H., Olgun, Ş. ve Şaroğlu, F. (2013). Açıklamalı Türkiye Diri Fay Haritası. Ölçek 1:1.250.000, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Özel Yayın Serisi-30, Ankara-Türkiye. ISBN: 978-605-5310-56-1.
30. Emre, Ö., Duman, T. Y., Özalp, S. ve diğ. (2016). Active fault database of Turkey. Bull Earthquake Eng. 16, 3229–3275.
31. Emre, Ö., Kondo, H., Özalp, S., & Elmacı, H. (2021). Fault geometry, segmentation and slip distribution associated with the 1939 Erzincan earthquake rupture along the North Anatolian fault, Turkey.
32. Eyidoğan, H. (1993). 13 Mart 1992 Erzincan Depremi: Faylanma Mekanizması ve Depremin Yeri Üzerine Bir Tartışma. 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, Sayfa: 404–415, 10 Mart 1993 Ankara.
33. Fraser, J., Pigati, J. S., Hubert-Ferrari, A., Vanneste, K., Avsar, U., and Altinok, S. (2009). A 3000-Year Record of Ground- Rupturing Earthquakes along the North Anatolian Fault near Lake Ladik, Turkey, B. Seismol. Soc. Am., 99, 2651–2703, https://doi.org/10.1785/0120080024.
34. Fraser J. G., Hubert Ferrari A., Verbeeck K., Garcia-Moreno D., Avşar U, …Venneste K. (2012). A 3000-year record of surface-rupturing earthquakes at Günalan: variable fault-rupture lengths along the 1939 Erzincan earthquake-rupture segment of the North Anatolian Fault, Turkey. Ann Geophys, 55(5):895–927.
35. Getis, A., ve Ord, J. K. (1992). The analysis of spatial association by use of distance statistics. Geographical Analysis 24, p.189-206. Grosser, H.,Baumbach, M., Berckhemer, H., Baier, B.,... Yılmaz, R. (1998). The Erzincan (Turkey) Earthquake (Ms 6.8) Of March 13, 1992 And İts Afterschok Sequence. Pure Appl. Geophysics, 152, 465-505.
36. Gündoğdu, G. (2010). Coğrafi Bilgi Teknolojileri Kullanılarak Trafik Kaza Analizi: Adana Örneği, (Yüksek Lisans Tezi), Çukurova Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Uzaktan Algılama ve Coğrafi Bilgi Sistemleri Anabilim Dalı, Adana.
37. Gürsoy, H., Tatar, O., Akpınar, Z., Polat, A., Mesci, L., ve Tuncer, D. (2013). New observations on the 1939 Erzincan Earthquake surface rupture on the Kelkit Valley segment of the North Anatolian Fault Zone, Turkey. Journal Of Geodynamıcs , vol. 65, 259-271.
38. Haçin, İ. (2014). 1939 Erzincan Büyük Depremi. Atatürk Araştırma Merkezi Dergisi, 30(88), 37-70.
39. Hayli, S. (1995). Erzincan Ovası’nın Beşeri ve İktisadi Coğrafyası. Fırat Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Doktora Tezi, Elazığ.
40. Hempton, M. R. ve Dunne, L.A. (1984). Sedimentation ın Pull-Apart Basins: Active Examples ın Eastern Turkey. The Journal of Geology 92, 513-530.
41. Hepdeniz, K., ve Soyaslan, İ. İ. (2015). Burdur İlinde Meydana Gelen Depremlerin Odak Noktalarının Coğrafi Bilgi Sistemleri (CBS) İle 3 Boyutlu Modellenmesi ve Jeoistatistiksel Analizi. Uluslararası Burdur Deprem ve Çevre Sempozyumu, Burdur, Türkiye, Bildiriler Kitabı, 104-112.
42. Hubert‐Ferrari, A., Armijo, R., King, G., Meyer, B., ve Barka, A. (2002). Morphology, displacement, and slip rates along the North Anatolian Fault, Turkey. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 107(B10), ETG-9.
43. Irrlitz, W. (1972). Lithostratigraphie und tektonische Entwicklung des Neogens in Nordostanatolien (Kanozoikum und Braunkohlen in der Türkei. 6.). Beih. Geol. Jahrb., No. 120, 111 pp.+10 plates.
44. Kahraman, S., ve Ünsal, Ö. (2014). ArcGIS for Desktop Spatial Analysis. ESRI Bilgi Sistemleri Mühendislik ve Eğitim Ltd. Şti., Ankara.
45. Kan, Ö. Kaymaz, K., Zengin, B. ve Özcan, M. (2017) Türkiye’deki Depreme Dayanıklı Yapıların Sismik İzolasyon Tiplerinin İncelenmesi, Munzur Üniversitesi Bilim ve Gençlik Dergisi, 5/2, 82-100.
46. Karabulut, M. (2014). Mekânsal İstatistik Teknikleri. Y. Arı, ve İ. Kaya içinde, Coğrafya Araştırma Yöntemleri (s. 433-446). Coğrafyacılar Derneği, Balıkesir.
47. Karsli, O. (2006). Pre-eruptive conditions revealed by mega-and pheno-cryst compositions from the Quaternary Erzincan Volcanics, Eastern Turkey: Insights into the magma processes. Geochemistry, 66(4), 277-305.
48. Kaya, Ö. , Toroğlu, E. & Adıgüzel, F. (2015). 2011 Genel Seçimlerinde Partilerin Aldığı Oy Oranlarının İlçeler Ölçeğinde Mekânsal Analizi. Coğrafya Dergisi, (31), 1-13.
49. Kaya, S. (2017). Teke Yöresi Endemik Bitki Dağılımının Mekânsal ve İstatistiksel Analizleri. Süleyman Demirel Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Coğrafya Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, Isparta.
50. Kaypak, B. ve Eyidoğan, H. (2005). One-dimensional crustal structure of the Erzincan basin, Eastern Turkey and relocations of the 1992 Erzincan earthquake (Ms=6.8) aftershock sequence. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 151(1-2), 1-20.
51. Keçer, M. (1985). Erzincan Ovası ve Çevresinin Jeomorfolojisi. İstanbul Üniversitesi Deniz Bilimleri ve Coğrafya Enstitüsü Jeomorfoloji Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, İstanbul.
52. Ketin, İ. (1969). Kuzey Anadolu Fayı Hakkında, MTA Enstitüsü Dergisi, Sayı:72, s.1-27, Ankara.
53. Kopar, İ, ve Polat, P. (2020). Molla Tepe (Mollaköy-Erzincan) Perlitik Volkan Konisi’nin Jeolojik-Jeomorfolojik Özellikleri ve Molla Tepe Perlitinin Endüstriyel Madde Olarak Değerlendirilmesi. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 24 (3), 1529-1554.
54. Kurtuluş, C. (1993). 13 Mart 1992 Erzincan Depremi ve Sonuçları, 2. Ulusal Deprem Mühendisliği Konferansı, Sayfa: 310-318, 10 Mart 1993, İstanbul, Türkiye
55. McGrew, J., ve Monroe, C. B. (1993). Statistical Problem Solving in Geography. Wm.C. Brown Communication, Oxford.
56. Mitchell, A. (2005). The ESRI Guide to GIS Analysis, Volume 2. ESRI Press.
57. Ord, J. K. ve Getis, A. (1995). Local Spatial Autocorrelation Statistics: Distributional İssues and an Application. Geographical analysis, 27(4), 286-306.
58. Orhan, F. (2019). Depremlerin Şehir ve Mesken Mimarisine Olan Etkilerine Coğrafi Bir Bakış: 1939 Erzincan Depremi Örneği. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 23(1), 339-364.
59. Özşahin, E., ve Eroğlu, İ. (2019). Erzincan Kentinde Yerel Zemin Özelliklerinin Deprem Duyarlılığına Etkisi. Artvin Çoruh Üniversitesi, Doğal Afetler Uygulama ve Araştırma Merkezi, Doğal Afetler ve Çevre Dergisi, 5(1), 41-57.
60. Pınar, N. ve Lahn E. (1952). Türkiye Depremleri İzahlı Kataloğu. AKIN Matbaacılık Ltd. Ortaklığı. Ankara.
61. Sançar, T. (2006). Yedisu Fay Segmentinin Paleosismolojik ve Morfotektonik Özellikleri, Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, İstanbul.
62. Sözbilir, H., Sümer, Ö., Uzel, B., Tepe, Ç., Softa, M., Eski, S., Babayiğit, G., Turan, R., Karaş, M., ve Koşum, Ş. (2015). İzmir Kenti İçinden Geçen Diri Faylarda Fay Sakınım Bandı/Yüzey Faylanması Tehlikesi Kuşağı Oluşturma Kriterleri. 3. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, Ankara. 1-14.
63. Sözbilir, H., Tatar, O., Çakır, R., Eski, S., Softa, M., Duran, İ., Akgün, M., Utku, M. ve Koçbulut, F. (2020). 14 Haziran 2020 Bingöl-Karlıova Depremi Ön İnceleme Raporu, Dokuz Eylül Üniversitesi Deprem Araştırma ve Uygulama Merkezi. Diri Fay Araştırma Grubu.
64. Şengör, A. M. C., Tüysüz, O., Imren, C., Sakinç, M., Eyidoğan, H., Görür, N., Le Pichon, X. and Rangin, C. (2005). The North Anatolian Fault: A New Look. Annual Reiew of Earth and Planetary Sciences, 33, 37-112.
65. Tağıl, Ş., ve Alevkayalı, Ç. (2013). Ege Bölgesi’nde depremlerin mekânsal dağılımı: jeoistatistiksel yaklaşım. Uluslararası Sosyal Araştırmalar Dergisi, 6 (28), 369-379.
66. Tarhan, N. (2007 a). 1:100 000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları Erzincan- İ43 Paftası. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü. Jeoloji Etütleri Dairesi. No:68. Ankara.
67. Tarhan, N. (2007 b). 1:100 000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları Erzincan- İ44 Paftası. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü. Jeoloji Etütleri Dairesi. No:67. Ankara.
68. Tarhan, N. (2007 c). 1:100 000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları Erzincan- J44 Paftası. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü. Jeoloji Etütleri Dairesi. No:69. Ankara.
69. Tarhan, N. (2008 a). 1:100 000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları Erzincan-İ42, Paftası. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü. Jeoloji Etütleri Dairesi. No:84. Ankara.
70. Tarhan, N. (2008 b). 1:100 000 Ölçekli Türkiye Jeoloji Haritaları Erzincan- J43 Paftası. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü. Jeoloji Etütleri Dairesi. No:89. Ankara.
71. Tatar, Y. (1978). KAF Zonunun Erzincan-Refahiye Arasındaki Bölümü Üzerine Tektonik İncelemeler. Hacettepe Üniversitesi Yerbilimleri Enstitüsü Yayınları, C: 4, Sayı: 1-2, Ankara.
72. Temiz, H. (2004). The role of thrust ramp reactivation in pull-apart mechanism of the Erzincan basin, North Anatolian Fault Zone, Turkey. Geodinamica Acta, 17 (3), 219-228.
73. Tüysüz, O., (1992), Erzincan Çevresinin Jeolojisi, (Yerbilimci Gözüyle Erzincan Depremi, Dünü-Bugünü-Yarını ve Türkiye Deprem Sorunu, (Derleyen; Ahmet Ercan); İ.T.Ü. Maden Fak. Jeofizik Bölümü ve Jeoloji Müh. Böl. Ortak Oturum Bildirileri, İ.T.Ü. 15 Aralık 1992), İstanbul.
74. Uysal, A. ve Sunkar M. (2022). Erzincan Ovası Kuzeyindeki Yerleşmelerin Yer Değiştirmesine Neden Olan Afetler: Sel, Taşkın ve Çamur Akmaları. Afet ve Risk Dergisi, 5(2), 693-714.
75. Woo, G. (1996). Kernel estimation methods for seismic hazard area source modeling. Bulletin of the Seismological Society of America, Vol: 86(2), pp: 353-362.
76. Yakar, M. (2011). Nüfus Dağılımının Mekânsal Analizi: Afyonkarahisar İli Örneği, Uluslararası Sosyal Araştırmalar Dergisi, Cilt:4, Sayı: 19. Zabcı, C. (2012). Kuzey Anadolu Fayı’nın Ilgaz (Çankırı) Doğusunda Kalan Kesiminin Morfokronoloji Tabanlı Son Beşbin Yıllık Kayma Hızı Tarihçesi ve Depremselliği. İstanbul Teknik Üniversitesi Avrasya Yer Bilimleri Enstitüsü, Katı Yer Bilimleri Anabilim Dalı Doktora Tezi, İstanbul.
77. Zuccolo, E., Corigliano, M. ve Lai, C. G. (2013). Probabilistic seismic hazard assessment of Italy using kernel estimation methods. Journal of Seismol 17. 1001-1020.