ELAZIĞ DEPREMLERİ İÇİN GUTENBERG b FRAKTAL ...4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı 11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR ELAZIĞ

4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı

11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR

ELAZIĞ DEPREMLERİ İÇİN GUTENBERG-RICHTER b-DEĞERİ VE

FRAKTAL BOYUT Dc-DEĞERİNİN İSTATİSTİKSEL BİR ANALİZİ

S. Öztürk1

1 Doçent, Jeofizik Müh. Bölümü, Gümüşhane Üniversitesi, Gümüşhane

Email: [email protected]

ÖZET:

Bu çalışmada, Gutenberg-Richter b-değeri ile ilişki boyutu Dc-değeri kullanılarak ve depremlerin yıllık olasılıkları

ile tekrarlama zamanları dikkate alınarak Elazığ depremleri için istatistiksel bir analiz gerçekleştirilmiştir.

İstatistiksel değerlendirmeler 38.1ºK ve 39.3ºK enlemleri ile 38.2ºD ve 40.6ºD boylamları arasındaki dikdörtgensel

bir alanda uygulanmıştır. İstatistiksel hesaplamalarda kullanılan deprem kataloğu Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli

Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü’nden alınmıştır. Bu katalog süre magnitüdü için homojendir ve 1970-

2017 yılları arasında magnitüdü 1.0’a eşit ve daha büyük olan 6139 sığ depremi içermektedir. Elazığ depremleri

için tamamlık magnitüdü 2.8 olarak hesaplanmıştır. b-değeri, maksimum olasılık yöntemi kullanılarak 1.090.07

olarak hesaplanmıştır. Tektonik depremler, büyük sıklıkla 1.0 değerine yakın olarak 0.5-1.5 arasındaki b-değerleri

ile karakterize ediliriler. Dolayısıyla, Elazığ depremleri için elde edilen b-değerinin Gutenberg-Richter yasası ile

iyi temsil edildiği net olarak görülür. Dc-değeri, doğrusal eğri uydurma yöntemi ile %95 güven aralığı kullanılarak

1.560.04 olarak hesaplanmıştır. Bu yüksek Dc-değeri, Elazığ’daki deprem aktivitesinin daha büyük ölçeklerde

veya daha küçük alanlarda daha fazla kümelendiğine işaret eder. Magnitüd seviyeleri 3.5-4.5 arasındaki

depremlerin yıllık olasılıkları 1-20 arasında bir değer sergiler. Ayrıca, magnitüd seviyeleri 6.0’dan daha büyük

depremlerin tekrarlama zamanları 20-70 yıl arasında bir değer gösterir. Sonuç olarak, gelecek deprem oluşumları

için b ve Dc-değerlerinin hesaplanması, yıllık olasılık ve tekrarlama zamanlarının tahmin edilmesi ile Elazığ

depremleri için istatistiksel bir değerlendirme yapılmıştır.

ANAHTAR KELİMELER: Elazığ, b-değeri, Dc-değeri, Yıllık olasılık, Tekrarlama zamanı

A STATISTICAL ANALYSIS OF GUTENBERG-RICHTER b-VALUE AND

FRACTAL DIMENSION Dc-VALUE FOR ELAZIĞ EARTHQUAKES

ABSTRACT:

In this study, a statistical analysis is achieved for Elazığ earthquakes by using Gutenberg-Richter b-value and

correlation dimension Dc-value, and considering annual probability and recurrence times of earthquakes.

Statistical assessments are applied in a rectangular region covered by the co-ordinates 38.1ºN and 39.3ºN in

latitude and the co-ordinates 38.2ºE and 40.6ºE in longitude. Earthquake catalog used in the statistical calculations

is taken from Boğazici University, Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute. This catalog is

homogeneous for duration magnitude and includes 6139 shallow earthquakes having magnitude equal to and

greater than 1.0 between 1970 and 2017. Completeness magnitude for Elazığ earthquakes is calculated as 2.8. b-

value is estimated as 1.090.07 by using maximum likelihood method. The tectonic earthquakes are characterized

by the b-values from 0.5 to 1.5 and more frequently close to 1.0. So, it is clearly seen that b-value of Elazığ

earthquakes is well represented by the Gutenberg-Richter law. Dc-value is calculated as 1.560.04 by using the

95% confidence interval by linear curve fitting. This large Dc-value indicates that earthquake activity in Elazığ is

more clustered at larger scales or in smaller areas. Annual probabilities of the earthquakes for magnitude levels

between 3.5 and 4.5 exhibit a value between 1 and 20. Also, recurrence times of earthquakes for magnitude levels



larger than 6.0 display a value between 20 and 70 years. Thus, a statistical assessment for Elazığ earthquakes are

performed for the future earthquake occurrences by calculating b and Dc-values, and estimating the annual

probability and recurrence times of earthquakes.

KEYWORDS: Elazığ, b-value, Dc-value, Annual probability, Recurrence time

1. GİRİŞ

Dünyanın farklı bölgelerinde deprem potansiyelinin bölgesel ve zamana bağlı kapsamlı bir değerlendirmesini

yapabilmek için birçok araştırmacı tarafından farklı sismik ve tektonik parametreler analiz edilmiş ve önemli

sonuçlar ortaya konmuştur (örneğin, Mandelbort, 1982; Hirata, 1989; Öncel ve Wilson, 2002; Polat vd., 2008;

Öztürk, 2011; 2017). Bu çalışma kapsamında, Elazığ’daki deprem aktivitesinin istatistiksel davranışlarını

değerlendirebilmek için iki önemli sismotektonik parametrenin bölgesel ve zamana bağlı değişimleri üzerinde

odaklanılmıştır: (i) depremlerin frekans-magnitüd ilişkisini tanımlayan Gutenberg-Richter b-değeri ve (ii) belirgin

bir boyuttan daha büyük olan cisimlerin sayısının boyut üzerinde bir güç yasası bağımlılığına sahip olduğunu ifade

eden fraktal boyut Dc-değeri. Sismik ve tektonik olarak aktif olan fay alanları karmaşık doğal sistemlerdir ve

ölçekle değişmez özelliğe sahiptirler. Ayrıca, uzay ve zamanda depremler arasında fraktal davranış ortaya koyarlar

(Öncel ve Wilson, 2002). Fraktal boyut Dc-değeri, aktif fay sitemindeki depremselliğin heterojenite derecesini,

heterojenitedeki bazı jeolojik, mekanik ve yapısal değişimleri tanımlar ve yüksek mertebeden fraktal boyutun

magnitüd dağılımına oldukça hassas olduğu bilinir (Polat vd., 2008). b-değerinin tahmini depremlerin sayısı ile

enerji, sismik moment veya fay uzunluğu arasında fraktal bir ilişki ortaya koyar. b-değeri deprem istatistiğinde en

iyi bilinen parametrelerden biridir ve yalnızca büyük ve küçük depremlerin rölatif oranlarını yansıtmaz aynı

zamanda bölgedeki gerilme dağılımıyla da ilişkilidir. Sonuç olarak, bu parametreler depremlerin boyut dağılımının

tanımlanmasında oldukça önemlidir ve sismoloji biliminde iyi bilinir.

Elazığ’ı içerisine alan Doğu Anadolu Bölgesi sismotektonik açıdan çok aktif bir bölgedir ve dolayısıyla

Türkiye’nin bu kısmındaki deprem potansiyelini ortaya koyabilmek için birçok çalışma yapılmıştır (örneğin,

Öztürk, 2009; 2011; 2017; Öztürk ve Bayrak, 2012). Bununla birlikte, sadece Elazığ’ı içine alan bölgede sismik

ve tektonik parametreler arasındaki olası ilişkiyi ortaya koyan bu tür çalışmalar nispeten nadirdir. Çalışma alanı

içerisinde son yıllarda, 13 Temmuz 2003 (Md 5.3), 11 Ağustos 2004 (Md 5.3), 21 Şubat 2007 (Md 5.6) ve 23 Haziran

2011 (Md 5.2) gibi birçok orta büyüklükte deprem meydana gelmiştir. Dolayısıyla, Elazığ depremleri için farklı

sismotektonik parametreler arasındaki fraktal ilişkilerin bölgesel ve zamana bağlı özelliklerinin istatistiksel

analizleri, deprem potansiyelinin ortaya konulmasında önemli ipuçları verebilir. Bu iki sismotektonik parametreye

ek olarak depremlerin yıllık olasılıklarının ve tekrarlama zamanlarının tahmin edilmesi ile birlikte Elazığ’daki

gelecek deprem potansiyelinin bölgesel ve zamana bağlı değişimi ortaya konulmaya çalışılmıştır. Analizlerde

ZMAP yazılımı kullanılmıştır (versiyon 6, http://www.seismo.ethz.ch/prod/software/zmap/index_EN adresinde

bulunabilir).

2. DEPREM VERİSİ VE BÖLGENİN SİSMOTEKTONİK-JEOLOJİK YAPISI

İstatistiksel analizlerde kullanılan deprem kataloğu, Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi ve Deprem

Araştırma Enstitüsü (KRDAE)’nden temin edilmiştir. Katalog süre magnitüdü Md’ye göre homojendir ve 24

Ağustos 1970 ile 31 Aralık 2016 yılları arasındaki 46.35 yıllık bir zaman dilimini içermektedir. Katalog içerisinde

magnitüdleri 1.0-6.4 arasında değişen ve derinlikleri 70 km’den daha sığ olan 6139 deprem mevcuttur. Elazığ’ı

içerisine alan 38.1ºK-39.3ºK enlemleri ile 38.2ºD-40.6ºD boylamları arasında kalan bölge çalışma alanı olarak

seçilmiştir. Çalışma alanı içerisindeki ana faylar Şaroğlu vd., 1992, Bozkurt, 2001 ve Ulusay vd., 2004 gibi farklı

çalışmalardan güncellenmiş ve Şekil 1’de gösterilmiştir. Ayrıca, Md≥1.0 tüm depremler ile Md≥5.0 olan güçlü

şokların episantr dağılım haritası Şekil 2’de gösterilmiştir. Çalışma alanı içerisinde son dönemlerde meydana gelen

ve Md5.0 olan 13 olaya ait detaylı bilgiler Tablo 1’de verilmiştir.

http://www.seismo.ethz.ch/prod/software/zmap/index_EN



Şekil 1. Elazığ ve civarındaki temel fay sistemleri. Faylar, Şaroğlu vd., 1992, Bozkurt, 2001 ve Ulusay vd.,

2004’den derlenmiştir. Bazı önemli yerleşim merkezleri şekil üzerinde gösterilmiştir. Fay adları: DAFZ: Doğu

Anadolu Fay Zonu, BBZ: Bitlis Bindirme Zonu, KAFZ: Kuzey Anadolu Fay Zonu, PF: Pülümür fayı, OF:

Ovacık fayı, MLF: Malatya Fayı, SUFZ: Sancak-Uzunpınar Fay Zonu, KDF: Kilisdere Fayı, BKFZ: Bingöl-

Karakoçan Fay Zonu, SDFZ: Sudüğünü Fay Zonu

Şekil 2. Elazığ ve civarında 1970-2017 yılları arasındaki Md1.0 olan tüm depremlerin episantr dağılım haritası.

Md5.0 olan güçlü ve yıkıcı depremler yıldız sembolü ile gösterilmiş ve Elazığ sınırları içerisinde olanların

tarihleri şekil üzerinde verilmiştir

Şekil 1’deki tektonik haritadan da görüldüğü gibi Elazığ, sismik olarak Türkiye’nin en aktif fay sistemlerinden

biri olan sol yönlü doğrultu atımlı faylanma gösteren Doğu Anadolu Fay Zonu (DAFZ) ve sağ yönlü doğrultu

atımlı faylanma gösteren Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) ile ters faylanma gösteren Bitlis Bindirme Zonu

(BBZ) arasında yer alır. Güncel tektonik deformasyonların yoğun olduğu bölgelerden biri olan DAFZ, KB-GD

uzanımlı sağ ve KD-GB uzanımlı sol yanal doğrultu atımlı eşlenik kırık sistemleri içerir. Bu bölgede depremlere

kaynaklık edebilecek iki fay mevcuttur. Bir tanesi DAFZ’nun Hazar Gölü-Sincik parçası, diğer ise daha güneydeki

Hazar fayıdır. Sincik ile Hazar Gölü arasındaki DAFZ’nun Sincik-Hazar Gölü segmenti yaklaşık 85 km

uzunluğunda olup fay zonunun bu segmenti boyunca genişliği 100 m ile 2 km arasında değişir. Palu ile Hazar

Gölü arasında uzanan Palu-Hazar kısmı ise 50 km uzunluğundadır. Hazar Gölü DAFZ’nun bu iki ana segmenti

arasındaki gevşemeli sıçramada gelişmiş bir çek-ayır havzasıdır. Palu-Hazar Gölü ve Sincik-Hazar Gölü kısımları

birbirlerinden Hazar Gölü çek-ayır havzasıyla ayrılırlar (Tepeuğur ve Yaman, 2007).



Tablo 1. Elazığ ve civarında son yıllarda oluşmuş ve Md5.0 olan depremlere ait bazı detaylar (Depremlere ait

detaylar KRDAE’nden alınmıştır)

Tarih Orijin zamanı Boylam Enlem Derinlik (km) Md

1 Mayıs 2003 00:27:4.40 40.46 39.01 10.0 6.4

13 Temmuz 2003 01:48:21.6 38.98 38.33 6.0 5.3

11 Ağustos 2004 15:48:23.8 39.22 38.37 10.0 5.3

26 Kasım 2005 15:56:56.2 38.82 38.28 13.0 5.1

9 Şubat 2007 04:22:55.0 39.06 38.39 5.0 5.2

21 Şubat 2007 13:05:26.0 39.32 38.37 5.0 5.6

8 Mart 2010 04:32:31.0 40.10 38.81 5.0 6.0

8 Mart 2010 09:47:38.0 40.07 38.78 5.0 5.3

8 Mart 2010 12:14:23.0 40.12 38.83 5.0 5.1

8 Mart 2010 13:12:10.0 40.14 38.78 5.0 5.1

24 Mart 2010 16:11:31.0 40.14 38.82 4.5 5.0

23 Haziran 2011 10:34:42.0 39.62 38.57 5.0 5.2

3 Aralık 2015 01:27:6.0 40.22 39.27 5.0 5.5

Elazığ ve civarının jeolojik yapısıyla ilgili bilgiler Öztürk, 2009’da detaylı olarak bulunabilir. Sivrice ve civarı,

Paleozoik yaşlı birimler ve metamorfik seriler ile mermer, kalker ve dolorit ile Üst Kretase yaşlı kısmen ofiolit,

Üst Kretase Paleosen yaşlı fliş ve Üst Kretase yaşlı farklılaşmamış birimlerden oluşur. Sivrice-Elazığ arasında,

Paleozoik yaşlı metamorfik ve metamorfik farklılaşmamış kayaçlar ile eski ve yeni alüvyonlar hakimken, Sivrice-

Baskil arasında ise asit ve bazik damar kayaçları ile serpantin ve granit yapılar hakimdir. Ayrıca kısmen alüvyon,

Eosen ve Alt Eosen-Paleosen yaşlı birimler ile Eosen fliş ve Orta Eosen yaşlı volkanik kayaçlar mevcuttur. Doğu

Anadolu fayının Sincik segmenti ile Sivrice arasında Permien yaşlı kalkerler ve Permo karbonifer yaşlı kaya

birimleri, Kretase yaşlı birimler, metamorfik yapılar ve Paleozoik yaşlı oluşumlar, Eosen yaşlı birimler ile kısmen

andezit ve bazalt yapılar mevcuttur. Sincik-Çüngüş arasında kalan bölgede ise, Paleozoik yaşlı birimler ve

metamorfik seriler ile kalker ve dolorit ağırlıkta olmak üzere alt ve üst Miosen yaşlı denizel farklılaşmamış

kalkerler ile Oligo-Miosen yaşlı birimler hakimdir. Çüngüş-Palu arasında ise Paleozoik yaşlı birimler, metamorfik

seriler, dolorit, Üst Kretase yaşlı kısmen ofiolit, Üst Kretase Paleosen yaşlı fliş ve Üst Kretase yaşlı farklılaşmamış

birimlerle kısmen serpantin, bazik damar kayaçları ve kısmen alüvyon yapılarla kaplıdır (Öztürk, 2009).

3. ANALİZ YÖNTEMLERİNE GELEN BİR BAKIŞ

Deprem oluşumlarının magnitüd-frekans ilişkisi Gutenberg ve Richter, 1944 tarafından tanımlanmıştır.

Depremlerin boyut dağılımı için bu güç yasası aşağıdaki eşitlikle verilir:

bMaMN )(log10 (1)

Burada N(M), M magnitüdüne eşit veya daha büyük depremlerin beklenen sayısını, b-değeri magnitüd-frekans

dağılımının eğimini ve a-değeri deprem aktivite oranı ile ilişkili bir sabittir. a-değeri bölgeden bölgeye değişir ve

bu değişim, gözlem periyoduna, çalışma alanının büyüklüğüne ve ayrıca depremlerin boyutuna bağlıdır. b-değeri

bölgeden bölgeye kabaca 0.3-2.0 arasında değişim gösterir. b-değerindeki değişimlerin, küçük ve büyük

depremlerin rölatif oranı, kırıklı ortamın heterojenite derecesi, jeolojik yapı, yamulma ve gerilme gibi bölgesel

koşullara bağlı olduğu ve ayrıca ortalama b-değerinin bölgesel olarak 1.0’e eşit olduğu ifade edilmiştir (Frohlich

ve Davis, 1993).

Tamamlık magnitüdü Mc, özellikle magnitüd-frekans ilişkisinin araştırılması olmak üzere birçok depremsellik

çalışmasında önemli bir parametredir. Kaliteli ve güvenilir sonuçlar için maksimum veri sayısının kullanılması

oldukça önemlidir. Mc-değerini hesaplamak için magnitüde karşı Gutenberg-Richter güç yasası dağılımı



kullanılabilir ve Mc-değerindeki değişimler hareketli zaman penceresi tekniğiyle hesaplanabilir (Wiemer ve Wyss,

2000). Mc-değerindeki değişimler özellikle b-değeri olmak üzere depremsellik parametreleri üzerinde önemli bir

etkiye sahiptir. Eğer Mc-değeri zamanın bir fonksiyonu olarak sistematik olarak değişiyorsa istatistiksel analizler

için en uygun Mc-değeri seçilmelidir (Öztürk, 2011; 2017).

Deprem oluşumlarının zamansal modelleri ve dağılımlarının uzaysal modelleri, iki-noktalı ilişki boyutu Dc

kullanılarak fraktal olarak tanımlanır. Fraktal boyut analizi, geometrik nesnelerin kendine-benzerliğinin

tanımlanması için güçlü bir araçtır. İlişki boyutu Dc ve ilişki toplamı C(r) aşağıdaki eşitlikle verilir (Grassberger

ve Procaccia, 1983):

rrCDcr

log/)(loglim0

(2)

)1(/2)( NNNrC rR (3)

Burada r, iki episantr veya hiposantr arasındaki uzaklık, N, birbirinden R<r uzaklıkla ayrılan deprem çiftlerinin

sayısı, C(r) ise ilişki fonksiyonudur. Eğer episantr dağılımı fraktal bir yapıya sahipse, aşağıdaki eşitlik elde edilir:

DcrrC ~)( (4)

Burada Dc, fraktal boyut olarak tanımlanır veya daha kesin bir ifadeyle ilişki boyutudur. İki deprem arasındaki r

uzaklığı (derece olarak) aşağıdaki şekilde hesaplanır:

jijijir cossinsincoscoscos 1 (6)

Burada (i,i) ve (j,j), sırasıyla i. ve j. olayların enlem ve boylamlarıdır (Hirata, 1989). r uzaklığına (1°111 km

alarak) karşı C(r) değerleri çift logaritmik koordinatlarda çizilirse pratik olarak grafiğin eğiminden fraktal boyut

Dc hesaplanabilir.

Fraktal ilişki boyutundaki değişimler esas itibariyle, fay sistemlerindeki deprem aktivitesinin heterojenite

derecesinin sayısal ölçümü veya karmaşıklığına bağlıdır. Dc-değeri olası kırılmayan bölgelerden kaçınmayı

önlemek için hesaplanır ve bu kırılmayan bölgeler gelecekte kırılabilecek potansiyel sismik boşluklar olarak ifade

edilir. Daha düşük b-değeri ile ilişkili fay sistemlerindeki (daha yüksek Dc) yüksek karmaşıklığa sahip alanlarda

gerilme dağılımı daha küçük yüzey alanlarının fay düzlemleri üzerinde olur (Öncel ve Wilson, 2002). Ayrıca, daha

yüksek Dc ve daha düşük b-değerleri, çalışma alanındaki baskın yapısal özellikledir ve kümelenmelerden

kaynaklanabilir ve buda gerilmedeki değişimlerin bir belirtisi olabilir (Polat vd., 2008).

4. BULGULAR VE TARTIŞMA

Bu çalışma kapsamında, Elazığ depremleri için boyut-ölçek dağılımlarının istatistiksel analizleri, deprem

istatistiğinde iki önemli parametre olan b ve Dc-değeri kullanılarak yapılmıştır. b-değerinin tahmininde maksimum

olasılık yöntemi kullanılmıştır. Çünkü bu yöntem en küçük kareler yöntemine göre daha güçlü bir tahmin sağlar.

Fraktal boyut Dc-değeri ise, R (km) uzaklığına karşı C (R) ilişki integralinin logaritmik olarak çizilmesi ile elde

edilen doğrunun eğiminden %95 güven aralığı içerisinde doğrusal regresyonla hesaplanmıştır. Elazığ depremleri

için magnitüd-kümülatif deprem sayısı ve fraktal boyut grafikleri Şekil 3’te gösterilmiştir. Tamamlık magnitüdü

Mc=2.8 alınarak b=1.09±0.07 değeri hesaplanmıştır (Şekil 3a). Frohlich ve Davis, 1993, tektonik depremler için

ortalama b-değerinin 1.0 civarında değişim gösterdiğini ifade etmiştir. Sonuçta, Gutenberg-Richter ilişkisi,

depremlerin magnitüd-sayı ilişkilerini analiz ederek enerji ortamında deprem bölgelerinin istatistiksel

davranışlarını tanımlar ve Elazığ depremleri için elde edilen b-değerinin Gutenberg-Richter yasası ile iyi temsil

edildiği görülür. Şekil 3b’de görüldüğü gibi, fraktal boyut aralığı literatürle uygun olarak [4.88-72.74] km arasında

alınmış ve Dc=1.560.04 olarak hesaplanmıştır. Yüksek Dc-değerleri, aktif fay sistemlerindeki artan karmaşa ile



ilişkilidir ve magnitüd değişimlerindeki dalgalanmalara oldukça hassastır, yani depremsellik daha büyük

ölçeklerde veya daha küçük alanlarda daha fazla kümelenme gösterir (Polat vd., 2008; Öncel ve Wilson, 2002).

Sonuçta, Elazığ depremleri için hesaplanan yüksek Dc-değerinin bu bölge için baskın yapısal bir özellik

olabileceği kabul edilebilir ve bu depremselliğin daha büyük ölçeklerde veya daha küçük alanlarda

kümelenmesinden kaynaklanabilir. Ayrıca, bölgedeki gerilme değişimlerinin bir işareti de olabilir.

Şekil 3. Elazığ ve civarı için 1970-2017 yılları arasındaki Md1.0 olan 6139 depremi içeren katalog için

(a) Gutenberg-Richter ilişkisi ve b-değeri, (b) İlişki integrali ve Dc-değeri. Mavi doğrunun eğimi Dc-

değeri ile ilişkilidir ve yeşil çizgi standart hatayı gösterir

b-değerinin bölgesel değişim haritası hareketli pencere tekniği kullanılarak 0.02º×0.02º’lik grid aralığı ile

oluşturulmuş ve Şekil 4’te verilmiştir. b-değerinin haritalanmasında Md1.0 olan tüm olaylar dikkate alınmış ve

pencere başına 375 olay kullanılmıştır. Şekil 4’te görüldüğü gibi b-değerleri 0.7-1.7 arasında değişim

göstermektedir. Yüksek b-değerleri (>1.3), Sivrice-Keban-şehir merkezi arasında ve Elazığ’ın kuzey doğusunda

BKFZ-SDFZ arasında gözlenmiştir. b-değerleri, Baskil civarında, Keban-Ağın arasında ve Kovancılar civarında

1.1 ile 1.3 arasında değişim gösterirken düşük b-değerleri (<1.0) Karakoçan-Palu arasında ve DAFZ üzerinde

Maden-Alacakaya-Arıcak-Palu hattı boyunca gözlenmiştir. b-değerinin coğrafik değişimleri deprem oluşum fiziği

ile doğrudan ilişkili olduğundan bölgenin tektoniği ve depremselliği açısından önemli bir parametredir. Düşük

heterojenite derecesi, dalma-batma tektoniğinden kaynaklanan yüksek yamulma ve büyük magnitüdlü fakat az

sayıdaki depremlerle açığa çıkan yüksek gerilme düşük b-değerleri ile ilişkili iken yüksek malzeme heterojenitesi

veya çatlak yoğunluğu, yüksek ısı akısı, düşük gerilme ve çok sayıda küçük deprem daha yüksek b-değerlerine

neden olur (Öncel ve Wilson, 2002; Öztürk, 2009). Öncel ve Wilson, 2002’de ifade edildiği gibi, b-değerinin

düşük olduğu bu bölgelerde daha küçük yüzey alanlarına sahip fay düzlemleri üzerinde gerilmeler birikebilir ve

dolayısıyla Elazığ’daki deprem potansiyelinin değerlendirilmesinde bu bölgelere dikkat edilmelidir.

Farklı magnitüd seviyeleri için yıllık olasılıklar ve tekrarlama zamanları Şekil 5’te verilmiştir. Farklı büyüklükler

için deprem oluşum olasılıkları (Şekil 5a), 3.5-4.5 magnitüd seviyeleri arasında nispeten yüksek değer (1-20

arasında) gösterirken, 4.5’ten daha büyük magnitüd seviyeleri için oldukça küçük değerler (<1.0) gösterir. Farklı

magnitüd seviyeleri için depremlerin tekrarlama zamanları Şekil 5b’de verilmiştir. Magnitüdü 4.5’ten daha küçük

depremler için tekrarlama zamanları bir yıldan daha az iken, 5.0 büyüklüğündeki bir deprem için bu değer ortalama

olarak iki yıldır. Magnitüd seviyesi 5.0-6.0 arasındaki depremler için tekrarlama zamanları 2-20 yıl arasında

değişirken magnitüd seviyeleri 6.0’dan daha büyük depremlerin tekrarlama zamanları 20-70 yıl arasında bir değer

gösterir. Sonuç olarak, magnitüdü 3.5-4.5 arasındaki depremlerin oluşumu diğerlerine göre daha olasıdır ve 5.5

büyüklüğündeki bir deprem ortalama her 7 yılda, 6.0 büyüklüğündeki bir deprem ise ortalama her 20 yılda bir

beklenebilir. Bu sonuçlar ayrıca Tablo 1’le de uyumludur ve Elazığ’daki güçlü deprem oluşumları için mevcut

deprem potansiyelini destekler niteliktedir.

1970-2017 arasında Elazığ ve civarı için b ve Dc-değerlerinin zamana bağlı değişimlerini analiz edebilmek için

orijinal katalog kullanılmış ve bu değişimler Şekil 6’da verilmiştir. 1970-1999 yılları arasında az sayıda deprem

olduğu için hesaplamalar her yıl için ayrı ayrı yapılamamıştır. Bunun yerine 1970-1990, 1991-1997 ve 1998-1999



yılları birlikte değerlendirilmiştir. Şekil 6’da görüldüğü gibi, b-değerleri bazı dönemlerde net bir düşüş gösterirken

aynı dönemlerde Dc-değerlerinde net bir artış söz konusudur ve bu anomaliler Şekil 6 üzerinde oklarla

gösterilmiştir. Örneğin, 1997-1998 arasında b-değeri güçlü bir azalma eğiliminde iken Dc-değeri de güçlü bir

artma eğilimindedir ve 1998-1999 yılları arasında 1997 depreminden daha büyük bir deprem meydana gelmiştir.

Bu tür benzer değişimler 2002-2003, 2004-2005, 2006-2007, 2008-2009, 2009-2010, 2013-2014 ve 2014-2015

yılları arasında gözlenmiştir. Deprem kataloğundan net olarak görüleceği üzere bu periyotların her biri için, b-

değerinde bir düşüşün gözlendiği yılda, bir önceki yıla göre daha büyük bir deprem meydana gelmiştir. Düşük b-

değerleri daha yüksek Dc-değerleri ile ilişkilidir (Öncel ve Wilson, 2002) ve b ile Dc-değerlerindeki bu

dalgalanmalar gerilme değişimlerinin bir işareti olabilir. Daha genel bir ifadeyle, b ve Dc-değerlerinde bu tür

değişimlerin gözlenmesi, Elazığ ve civarındaki gelecek deprem potansiyelinin analizinde önemli ipuçları verebilir.

Şekil 4. 2017 yılı başlangıcında Elazığ ve civarı için b-değerinin bölgesel değişimi

Şekil 5. Farklı magnitüd seviyeleri için (a) yıllık oluşma olasılıkları ve (b) tekrarlama zamanları

Şekil 6. Elazığ ve civarı için 1970-2017 yılları arasında b ve Dc-değerlerinin değişimleri. Oklar, b-değerlerindeki

düşüşün ve Dc-değerlerindeki artışın başlangıç zamanlarını göstermektedir (Standart hatalar da gösterilmiştir)



5. SONUÇLAR

Bu çalışma kapsamında, 2017 yılı başında Elazığ’daki deprem potansiyelini ortaya koyabilmek için deprem

istatistiğinin iki önemli parametresi Gutenberg-Richter b-değeri ile fraktal boyut Dc-değerin bölgesel ve zamana

bağlı değişimleri analiz edilmiştir. Ayrıca, farklı magnitüd seviyelerindeki depremlerin yıllık olasılıkları ve

tekrarlama zamanların tahmin edilerek, Elazığ’da gelecek deprem potansiyeli üzerine istatistiksel bir

değerlendirme yapılmıştır. Elazığ depremleri için tamamlık magnitüdü Mc=2.8 alınarak b=1.090.07 olarak

hesaplanmıştır ve bu değer Gutenberg-Richter yasası ile iyi temsil edilir. Dc-değeri, doğrusal regresyon ile %95

güven aralığı kullanılarak 1.560.04 olarak hesaplanmıştır ve bu değer Elazığ’daki deprem aktivitesinin daha

büyük ölçeklerde daha fazla kümelenme gösterdiğine işaret eder. Depremlerin yıllık oluşma olasılığı ve tekrarlama

zamanı analizleri, Elazığ ve civarının güçlü deprem oluşumları için bir potansiyele sahip olduğunu gösterir.

1.0’dan düşük b-değerleri, Karakoçan-Palu arasında ve DAFZ üzerinde Maden-Alacakaya-Arıcak-Palu hattı

boyunca gözlenmiştir ve bu bölgelerin gelecek deprem potansiyeli açısından önemli olduğu söylenebilir. b ve Dc-

değerlerinin zamana bağlı değişimlerinden elde edilen sonuçlara göre, son dönemlerde 2014-2015 yılları arasında

b-değerlerinde bir düşüş gözlenirken Dc-değerlerinde bir artış söz konusudur ve bu önemli sismik dalgalanma,

Elazığ ve civarı için gelecekteki olası bir deprem potansiyeli olarak yorumlanabilir.

KAYNAKLAR

Bozkurt, E. (2001). Neotectonics of Turkey – a synthesis. Geodinamica Acta 14:1-3, 3-30.

Frohlich, C. ve Davis, S. (1993). Teleseismic b-values: Or, much ado about 1.0. Journal of Geophysical Research

98:B1, 631-644.

Grassberger, P. ve Procaccia, I. (1983). Measuring the strangeness of strange attractors. Physica 9:D, 189–208.

Gutenberg, R., ve Richter, C.F. (1944). Frequency of earthquakes in California. Bulletin of the Seismological

Society of America 34, 185-188.

Hirata, T. (1989). Correlation between the b-value and the fractal dimension of earthquakes. Journal of

Geophysical Research 94, 7507-7514.

Mandelbrot, B.B. (1982). The fractal geometry of nature, Freeman Press, San Francisco.

Öncel, A.O. ve Wilson, T.H. (2002). Space-time correlations of seismotectonic parameters and examples from

Japan and Turkey preceding the İzmit earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America 92, 339-

350.

Öztürk, S. (2009). Deprem tehlikesi ve artçı şok olasılığı değerlendirme yöntemlerinin Türkiye’deki depremlere

bir uygulaması. Doktora Tezi, Jeofizik Müh. Bölümü, Karadeniz Teknik Üniversitesi, Trabzon.

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, 209-238S.

Öztürk, S. ve Bayrak, Y. (2012). Spatial variations of precursory seismic quiescence observed in recent years in

the eastern part of Turkey. Acta Geophysica 60:1, 92-118.

Öztürk, S. (2017). Earthquake hazard potential in the Eastern Anatolian part of Turkey: seismotectonic b and Dc-

values, and precursory quiescence Z-value. Frontiers of Earth Science, DOI: 10.1007/s11707-017-0642-3.

Polat, O., Gök, E. ve Yılmaz, D. (2008). Earthquake hazard of the Aegean extension region (West Turkey). Turkish

Journal of Earth Sciences 17, 593-614.

Şaroğlu, F. Emre, O. ve Kuşçu, I. (1992). Active fault map of Turkey. General Directorate of Mineral Research

and Exploration, Ankara, Turkey.

Tepeuğur, E. ve Yaman, M. (2007). 21 Şubat 2007 Sivrice (Elazığ) Deprem Raporu, Deprem Araştırma Dairesi,

Rapor No: 5690-1, Ankara.

Ulusay, R., Tuncay, E., Sönmez, H. ve Gökçeoğlu, C. (2004). An attenuation relationship based on Turkish strong

motion data and iso-acceleration map of Turkey. Engineering Geology 74:3-4, 265-291.

Wiemer, S. ve Wyss, M. (2000). Minimum magnitude of completeness in earthquake catalogues: Examples from

Alaska, the Western United States, and Japan. Bulletin of the Seismological Society of America 90:3, 859-869.

Documents

ELAZIĞ DEPREMLERİ İÇİN GUTENBERG b FRAKTAL ...4. Uluslararası Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı 11-13 Ekim 2017 – ANADOLU ÜNİVERSİTESİ – ESKİŞEHİR ELAZIĞ