The Relationship of MW-ML Conversion for the Earthquakes of the Marmara Region

Abstract

Earthquake magnitude is one of the most important parameters which is a measure directly related to the energy released characterizing an earthquake. Several magnitude scales (local magnitude, (M_L), body-wave magnitude, (m_b), surface-wave magnitude, (M_S), moment magnitude, (M_w)) are used for defining the size of an earthquake. M_L, m_b and M_S being based on amplitude measurements of specific types of seismic waves, in specified frequency ranges, sometimes recorded with a specific instrument. Because of different waves have been using to estimate the earthquake’s magnitude at different distances, they may significantly differ between each other. However, M_w is based on seismic moment, which is a physical quantity proportional to the energy released by the seismic source, hence it does not saturate even for very large earthquakes, so it has better representation for earthquake magnitude. In this study, we calculated seismic moment values and M_w magnitudes for 70 earthquakes (3.4 < M < 5.4) by using P-wave spectrum. M_L magnitudes were taken from Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute (KOERI) catalogues. Then we obtained an empirical relationship as M_w=0.7018M_L+1.1715 by using regression analysis between M_w and M_L.

Keywords

• Local magnitude,Marmara Region,Moment magnitude,P-wave spectra

Marmara Bölgesi Orta-Küçük Depremlerinin Mw-ML Dönüşüm Bağıntısı

Öz

Deprem büyüklüğü, bir depremi karakterize eden ve enerji ile doğrudan ilişkili olan en önemli parametrelerden biridir. Bir deprem büyüklüğünü tanımlamak için çeşitli büyüklük ölçekleri (yerel büyüklük, (M_L), cisim dalga büyüklüğü, (m_b), yüzey dalgası büyüklüğü, (M_S), moment büyüklüğü (M_w)) kullanılmıştır. M_L, m_b ve M_S belirli frekans aralıklarındaki belirli sismik dalgaların genlik ölçümlerine dayandığı için bu büyüklükler birbirlerinden önemli ölçüde farklılık gösterebilmektedirler. Bununla birlikte M_w, sismik momenti temel aldığı için gerek büyük, gerekse de küçük depremlerde daha doğru ve tutarlı bir değer vermektedir. Bu çalışmada, Marmara Bölgesinde meydana gelen 70 deprem için (3.4 < M < 5.4), P dalgası genlik spektrumu kullanılarak sismik moment değerleri ve M_w büyüklükleri hesaplanmıştır. Daha sonra Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü (KRDAE) kataloglarından alınan M_L değerleri ile regresyon analizini yapılarak, Marmara Bölgesi için M_w = 0.7018M_L + 1.1715 deneysel  bağıntısı elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Lokal magnitüd,Marmara Bölgesi,Moment magnitüdü,P-dalgası spektrum

References

1. AKI K., 1966. Generation and propagation af G waves from the Niigata earthquake of June 16, 1964: Part 2, Bull. Earthq. Res. Inst. Tokyo Univ., 44, 73-88.
2. AKI K., 1967. Scaling law of seismic spectrum, Journal of Geophysical Research, 72.4, 1217-1231.
3. BRUNE J. N., 1970. Tectonic stress and the spectra of seismic shear waves from earthquakes, Journal of Geophysical Research, 75.26, 4997-5009.
4. BRUNE J. N., 1971. Correction (to Brune, 1970), Journal of Geophysical Research, 76, 5002.
5. GUPTA H. K., RAO N. P., RASTOGI B. K., SARKAR D., 2001. The deadliest intraplate earthquake, Science, 291, 2101-2102.
6. HANKS T. C., KANAMORI H., 1979. A moment magnitude scale, Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 84.B5, 2348-2350.
7. HASKELL N. A., 1964. Total energy and energy spectral density of elastic wave radiation from propagating faults. Bulletin of the Seismological Society of America, 54.6A, 1811-184.
8. IRMAK T. S., 2000. The source-rupture processes of recent large Turkey earthquakes, Individual studies by participants to the International Institute of Seismology and Earthquake Engineering, 36, 131-143.

9. IRMAK T. S., ÖZER M. F., KENAR Ö., 2001. 12 Kasım 1999 Düzce depremi kaynak ve yırtılma mekanizması, Aktif Tektonik Araştırma Grubu 4. Toplantısı Makaleler Kitabı, 39-48.
10. IRMAK T. S., GUVEN T., TUNÇ B., ULUTAŞ E., ÇETİNOL T., ÇAKA D., ALPARSLAN N., ÖZER M. F., BARIŞ Ş., AŞÇI M., TUNÇ S., 2005. Kocaeli ve çevresinin deprem aktivitesi, Kocaeli Mimarlar Odası Özel Sayısı, 100-103.
11. KALAFAT D., 2011. Marmara Bölgesi'nin Depremselliği ve Deprem Ağının Önemi, 1. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, Ankara, Türkiye.
12. KANAMORI H., 1983. Magnitude scale and quantification of earthquakes, Tectonophysics 93, 185–199.
13. KASAHARA K., 1957. 2. The Nature of Seismic Origins as Inferred from Seismological and Geodetic Observations (2).
14. KEILIS-BOROK V. I., 1960. Investigation of the mechanism of earthquakes, Sots, Res. Geophys. (English transl.) 4, 29.
15. KINSCHER J., KRUGER F., WOITH H., LÜHR B. G., HINTESBERGER E., IRMAK T. S., BARIS S., 2013. Seismotectonics of the Armutlu peninsula (Marmara Sea, NW Turkey) from geological field observation and regional moment tensor inversion, Tectonophysics, 608, 980-995.
16. KOÇYİĞİT A., 2006. Marmara Bölgesinin Depremselliği ve Deprem Kaynakları (Faylar), Türkiye Jeoloji Kurultayı, 20-24.03.
17. LOMNITZ C., ELIARRARAS S. R., 2001. El Salvador 2001: earthquake disaster and disaster prevention preparedness in a tropical volcanic environment, Seism. Res. Lett., 72, 346-351.
18. MATLAB Release 2011a, The Mathworks, Inc, Natick, Massachusetts, United States.
19. SÜLE B., WEBER Z., 2013. Earthquake source parameters and scaling relationships in Hungary (central Pannonian basin), Journal of Seismology, 17.2, 507-521.
20. TUNÇ B., IRMAK T. S., WOITH H., TUNC S., BARIS Ş., OZER M. F., LÜHR B. G., GUNTHER E., GROSSER H., ZSCHAU J., 2011. The Armutlu Network: an investigation into the seismotectonic setting of Armutlu–Yalova–Gemlik and the surrounding regions, Annals of Geophysics, 54.1, 35-45.
21. YAVUZ E., ALTUN G., HORASAN G., 2013. Sakarya Üniversitesi Deprem Kayıt İstasyonuna ait Süreye Bağlı Büyüklük Hesabı, 2. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı, Hatay, Türkiye.
22. YAVUZ E., ÇAKA D., TUNÇ B., IRMAK T. S., WOITH H., CESCA S., LÜHR B. G., BARIŞ Ş., 2015. Earthquake Swarm in Armutlu Peninsula, Eastern Marmara Region, Turkey, European Geosciences Union General Assembly 2015, 5099, Vienna, Austria.