Analysis of Basic Hazard Parameters Before and After the February 6, 2017 Ayvacik Earthquake (Mw=5.4)

Abstract

The Biga Peninsula, which has the most complex tectonic segments of the northwestern Aegean region, shows a remarkable dense seismicity. The earthquake hazard analysis of medium and large earthquakes occurred at differ-ent periods for the peninsula and its vicinity is the basis of this study. The basic earthquake parameters those are generally known as a and b-values, were determined, and evaluated for the earthquakes M> 2 during the instrumental period earthquake catalog, which is the database of this study. A homogenous earthquake catalog combined of two institutions COMU and KOERI data, which are quite dense and have high solution quality, play a remarkable role in this study. It was observed that the dense seismic activity after the earthquake that initiated in the event of Mw = 5.4 on February 6, 2017, especially in Ayvacik and its close vicinity, and which has been continuing, was clustered around Tuzla deformation zone in an area of approximately 25x10 km. Probabilistic parameters including b-value which can be related with local tectonic structures and stress states before and after this earthquake were also evaluated. In the short and long term, the decreasing and increasing tendencies of these parameters before and after the main shock were examined spatially and temporally in addition to local and regional dominant stress-es, heterogeneity in the upper crust and the contribution of the geothermal resources to the seismicity and seism tectonic structure. Considering the spatial density of earthquakes towards to Saroz-Ayvacık-Edremit, the pre-earthquake b-values increased inversely with the stresses, and then this decline in behavior was distinguished in the 2014 and 2017 earthquake sequences

Keywords

• Ayvacik
• seismicity
• earthquake hazard analysis

6 Şubat 2017, Mw=5.4 Ayvacık Depremi Öncesi ve Sonrası Temel Deprem Tehlike Parametrelerinin Analizi

Abstract

Kuzeybatı Ege bölgesinin en karmaşık tektonik unsurlarını barındıran Biga Yarımadası oldukça yoğun bir dep-remsellik gösterir. Bu yarımada ve yakın çevresi için farklı dönemlerde meydana gelen orta ve büyük depremlerin deprem tehlikesi analizi, çalışmanın temelini oluşturmaktadır. Temel deprem parametreleri olarak da bilinen a ve b-değerleri bu çalışmanın veri tabanı olan aletsel dönem deprem kataloğundaki M>2 için belirlenmiş ve değerlendi-rilmiştir. Bu çalışmada, ÇOMÜ) ve KRDAE tarafından işletilen deprem istasyonları ve buna bağlı yüksek kaliteli faz okumaları sonucuna dayalı ortak bir deprem kataloğu kullanılmıştır. Ayvacık başta olmak üzere ve yakın çevresinde 6 Şubat 2017’de meydana gelen Mw=5.4 büyüklüğündeki deprem ile başlayan ve süreklilik gösteren deprem sonrası aktivitenin Tuzla deformasyon zonu çevresinde yaklaşık 25x10 km’lik bir alanda kümelendiği gözlenmiştir. Bu deprem öncesi ve sonrası yerel tektonik yapılar ve gerilme durumları ile ilişkilendirilebilecek başta b-değeri olmak üzere olasılıksal parametreler de değerlendirilmiştir. Kısa ve uzun dönemde bu parametrelerin ana deprem öncesi ve sonrası azalım ve artış eğilimleri yerel ve bölgesel hâkim gerilmelerin yanında üst kabuktaki heterojenite ve jeotermal kaynaklar da göz önünde bulundurularak sismisite ve sismotektonik yapıya katkısı ve ilişkisi uzaysal ve zamansal olarak incelenmiştir. Saroz-Ayvacık-Edremit doğrultusunda alansal olarak deprem verisi yoğunluğu dikkate alındığında b-değerlerinin gerilmelerle ters orantılı olarak deprem öncesi artışı ve akabin-de de bu davranış azalımı 2014 ve 2017 depremleri ile kendisini göstermiştir.

Keywords

• Ayvacık
• depremsellik
• deprem tehlike analizi

References

1. Abdikan, S., Imamoglu, M., Alasag, T., Toker, M., Kutoglu, S. H. ve Şahin, S. (2019). Insar analysis of Ayvacık 2017 (Mw 5.3) earthquake swarm (Canakkale, Nw-Turkey). International Archives of the Photogrammetry, Remote Sensing and Spatial Information Sciences, 42(2/W13). https://doi.org/10.5194/isprs-archives-XLII-2-W13-1907-2019
2. Bağcı, G. (2000). Güney Marmara Bölgesinin Depremselliği. Güney Marmara Depremleri Jeofizik Toplantısı. Bursa, 22 Eylül 2000, 22-43.
3. Bayrak, Y., Öztürk, S., Koravos, G. C., Leventakis, G. A. ve Tsapanos, T. M. (2008). Seismicity assessment for the different regions in and around Turkey based on instrumental data: Gumbel first asymptotic distribution and Gutenberg-Richter cumulative frequency law. Natural Hazards and Earth System Sciences, 8(1), 109-122. https://hal.archives-ouvertes.fr/hal-00299490
4. Bridges, D. L. ve Gao, S. S. (2006). Spatial variation of seismic b-values beneath Makushin Volcano, Unalaska Island, Alaska. Earth and Planetary Science Letters, 245(1-2), 408-415. https://doi.org/10.1016/j.epsl.2006.03.010
5. Cambaz, M. D., Turhan, F., Yılmazer, M., Kekovalı, K., Necmioğlu, Ö., ve Kalafat, D. (2019). An Investigation on the Evaluation of Regional Earthquake Tsunami Monitoring Center (RETMC) Seismic Network and Catalogue. Yerbilimleri, 40(1), 110-135. https://doi.org/10.17824/yerbilimleri.500472
6. Görgün, E., Zang, A., Bohnhoff, M., Milkereit, C. ve Dresen, G. (2009). Analysis of Izmit aftershocks 25 days before the November 12th 1999 Düzce earthquake, Turkey. Tectonophysics, 474(3-4), 507-515. https://doi.org/10.1016/j.tecto.2009.04.027
7. Gutenberg, B. ve Richter, C. F. (1944). Frequency of earthquakes in California. Bulletin of the Seismological Society of America, 34(4), 185-188. https://authors.library.caltech.edu/47734/
8. Gutenberg, B. ve Richter, C. F. (1954). Seismicity of the Earth: Princeton. New Jersey, Princeton University.

9. Gutenberg, B., ve Richter, C. F. (1954). Seismicity of the Earth, 310 pp. Princeton University Press, Princeton, NJ, 235, 1-15.
10. Kalafat, D., Gürbüz, C. ve Üçer, S. B. (1987). Batı Türkiye’de kabuk ve üst manto yapısının araştırılması. Deprem Araştırma Bülteni, 59, 43-64.
11. Kalafat, D. ve Görgün, E. (2019). Source characteristics and b-values of the Tuz Gölü Fault Zone in Central Anatolia, Turkey, Journal of Asian Earth Sciences, 179, 337-349. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2019.05.005
12. Lei, X. (2003). How do asperities fracture? An experimental study of unbroken asperities. Earth and Planetary Science Letters, 213(3-4), 347-359. https://doi.org/10.1016/S0012-821X(03)00328-5
13. McNally, K. C. ve James, D. E. (1989). Earthquakes and seismicity. The Encyclopedia of Solid Earth. Geophysics, 308-315.
14. Molchan, G. M., Kronrod, T. L. ve Nekrasova, A. K. (1999). Immediate foreshocks: time variation of the b-value. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 111(3-4), 229-240. https://doi.org/10.1016/S0031-9201(98)00163-0
15. Monterroso, J. D. A. (2003). Statistical Seismology Studies in Central America: b-value, seismic hazard and seismic quiescence (Doctoral dissertation, Acta Universitatis Upsaliensis). http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-3613
16. Monterroso, D. A. ve Kulhánek, O. (2003). Spatial variations of b-values in the subduction zone of Central America. Geofísica Internacional, 42(4). http://dx.doi.org/10.22201/igeof.00167169p.2003.42.4.312
17. Mori, J. ve Abercrombie, R. E. (1997). Depth dependence of earthquake frequency‐magnitude distributions in California: Implications for rupture initiation. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 102(B7), 15081-15090. https://doi.org/10.1029/97JB01356
18. Sammonds, P. R., Meredith, P. G. ve Main, I. G. (1992). Role of pore fluids in the generation of seismic precursors to shear fracture. Nature, 359(6392), 228-230. https://doi.org/10.1038/359228a0
19. Sayıl, N. ve Osmanşahin, İ. (2005). Marmara Bölgesinin Depremselliğinin İncelenmesi. Deprem Sempozyumu, 2005, Kocaeli, Türkiye.
20. Schorlemmer, D., Wiemer, S. ve Wyss, M. (2005). Variations in earthquake-size distribution across different stress regimes. Nature 437, 539–542. https://doi.org/10.1038/nature04094
21. Singh, C. Ve Chadha, R. K. (2010). Variations in the frequency–magnitude distribution of earthquakes with depth in the Koyna–Warna region, India. Journal of Asian Earth Sciences, 39(4), 331-334. https://doi.org/10.1016/j.jseaes.2010.03.014
22. Sözbi̇li̇r, H., Uzel, B., Sümer, Ö., Eski̇, S., Softa, M., Tepe, Ç., Özkaymak, Ç. ve Baba, A. (2018). Çanakkale-Ayvacık Deprem Fırtınasının (14 Ocak-20 Mart 2017) Sismik Kaynakları. Eskişehir Teknik Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi B- Teorik Bilimler, 6, 1-17. https://dergipark.org.tr/tr/pub/estubtdb/issue/42755/516060
23. Udias, A. ve Mezcua, J. (1997). Fundamentos De Geofisica, Qe 501. Alianza Editorial, Madrid, 476s.
24. Wiemer, S. (2001). A software package to analyze seismicity: ZMAP. Seismological Research Letters, 72(3), 373-382. https://doi.org/10.1785/gssrl.72.3.373
25. Wiemer, S. ve Wyss, M. (2002). Mapping spatial variability of the frequency-magnitude distribution of earthquakes. In Advances in Geophysics, 45, 259-302. https://doi.org/10.1016/S0065-2687(02)80007-3 Wyss, M. (1973). Towards a physical understanding of the earthquake frequency distribution. Geophysical Journal of the Royal Astronomical Society, 31(4), 341-359. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1973.tb06506.x
26. Wyss, M., McNutt, S. R. ve Wyss, M. (1998). Temporal and three-dimensional spatial analyses of the frequency–magnitude distribution near Long Valley Caldera, California. Geophysical Journal International, 134(2), 409-421. https://doi.org/10.1046/j.1365-246x.1998.00561.x
27. Wyss, M., Klein, F., Nagamine, K. ve Wiemer, S. (2001). Anomalously high b-values in the South Flank of Kilauea volcano, Hawaii: Evidence for the distribution of magma below Kilauea's East rift zone. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 106(1-2), 23-37. https://doi.org/10.1016/S0377-0273(00)00263-8
28. Yılmazturk, A. ve Burton, P. W. (1999). An evaluation of seismic hazard parameters in southern Turkey. Journal of Seismology, 3(1), 61-81. https://doi.org/10.1023/A:1009791320420
29. Zhu, A., Xu, X., Hu, P., Zhou, Y., Chen, G. ve Gan, W. (2005). Variation of b value with hypocentral depth in Beijing area: Implications for earthquake nucleation. Chinese Science Bulletin, 50(7), 691-695. https://doi.org/10.1360/982004-43