Untitled

TÜRKİYE’ NİN FARKLI BÖLGELERİ İÇİN SİSMİK HAZARD
PARAMETRELERİ ARASINDAKİ İLİŞKİLER
THE RELATIONSHIPS OF SEISMIC HAZARD PARAMETERS IN
DIFFERENT REGIONS OF TURKEY
1
Yusuf BAYRAK1, Serkan ÖZTÜRK1 ve Özlem İŞTEMEN1
Karadeniz Teknik Üniversitesi, Jeofizik Mühendisliği, Trabzon
[email protected]
ÖZET
Sismik hazard parametreleri arasındaki ilişkileri ortaya koyabilmek için Türkiye tektonik özellikleri
farklı 8 ayrı bölgeye ayrılmıştır. Değişik kaynaklardan derlenerek yüzey dalgası magnitüdü MS' ye
göre homojen hale getirilen deprem katalogu kullanılarak her bir bölge için Gutenberg-Richter
ilişkisi ile a, b ve a/b modal değerleri, Gumbel Uç Dağılım yöntemi kullanılarak beklenen
maksimum magnitüd (MMax), şiddet (IMax), ivme (accMax), hız (VMax) ve yer değiştirme (DMax)
değerleri hesaplanmıştır. Bu parametrelerin en yüksek değerleri Kuzey Anadolu fayında, Ege
arkında ve Batı Anadolu’ da, en düşük değerleri Kıbrıs arkı ve Orta Anadolu Bölgesinde
hesaplanmış ve bu parametrelerin birbirleriyle ilişkili olduğu gözlenmiştir. Bu parametreler
arasında ampirik ilişkiler geliştirilmiş, bir parametrenin bilinmesi halinde diğerlerinin de elde
edilebileceği görülmüştür. Geliştirilen ampirik ilişkiler kullanılarak a/b değerlerinden MMax, IMax,
accMax, VMax ve DMax parametreleri için kontur haritaları hazırlanmıştır. Bu haritaların sismik
hazardı iyi bir şekilde yansıttığı gözlenmiştir. Hesaplanan bütün parametrelere bağlı olarak Türkiye
için en riskli bölgelerin Erzincan, Tokat, Kastamonu, Bolu, Düzce, Adapazarı ve İzmit civarlarında
olduğu görülmüştür. Yapay olarak üretilen haritaların Türkiye’nin sismik hazardını ortaya
koymada kullanılabileceği sonucuna varılmıştır.
ABSTACT
Turkey has been divided into eight different regions to examine relationships between seismic
hazard parameters. The data is compiled from different sources and a uniform catalog of MS has
been constructed. For each regions, a, b and a/b modal values are calculated using GutenbergRichter relationship and maximum values of magnitude (MMax), intensity (IMax), acceleration
(accMax), velocity (VMax) and displacement (DMax) are calculated from Gumbel's asymptotic
distribution using the uniform catalog. The highest values of all parameters are calculated in the
North Anatolian fault, Aegean arc and the West Anatolian Graben System. while the lowest values
in the Mid Anatolian and Cyprus arc and it is observed that the parameters are related to each
other. The empirical relationships have been developed between these parameter. It is resulted that
if one parameter is computed, other parameters can be calculated empirically. Using developed
relationships the empirical contour maps of MMax, IMax, accMax, VMax and DMax parameters are
computed from a/b values. Considering the calculated parameters, it is resulted that the most
hazardous regions in Turkey are Erzincan, Tokat, Kastamonu, Bolu, Düzce, Adapazarı, İzmit and
vicinity. It is observed that the maps produced empirically may be used as a measure of seismic
hazard in Turkey.
1. VERİ ve YÖNTEM
Bu çalışmada kullanılan veri seti değişik kataloglardan derlenmiştir. 1900-1992 yılları arasındaki
depremler, United States Geological Survey-National Earthquake Information Center (USGSNEIC) tarafından hazırlan "Global Hypocenter Data Base" kompakt diskinden (CD-ROM)
alınmıştır. 1992-2003 yılları arasında oluşan depremler için, USGS tarafından aylık olarak
yayınlanan Premilinary Determination of Epicenters (PDE) kataloğu ve internette kullanıcıya açık
olan Incorporated Research Institutions for Seismology (IRIS) katalogları kullanılmıştır. Her iki
katalogdaki veri birleştirilerek 1900-2003 yılları arasında oluşmuş 49875 deprem hakkında
bilgilerin bulunduğu homojen olmayan bir katalog elde edilmiştir. Bu çalışmada kullanılan katalog
102
farklı magnitüd türleri ve magnitüd-şiddet arasında geliştirilen ampirik ilişkiler kullanılarak yüzey
dalgası magnitüdü (MS) için homojen hale getirilmiştir.
Türkiye ve civarında değişik sismik hazard parametreleri arasındaki ilişkiyi irdelemek için Erduran
(2002) tarafından hazırlanan bölgelendirme ve hazırlanan katolagta yer alan depremlerin episantr
dağılımları Şekil 1’de gösterilmiştir. 1. ve 2. bölge Kuzey Anadolu Fayını, 3. bölge Kuzey Doğu
Anadolu Fay sistemini ve Kafkasları, 4. bölge Doğu Anadolu fayını ve Bitlis Zagros Bindirme
kuşağını, 5. bölge Ege-Kıbrıs arkının bir bölümünü, 6. bölge Ege arkını, 7. bölge Batı Graben
sistemini ve 8. bölge Orta Anadolu fay sistemini kapsamaktadır.
Sismik hazard çalışmalarından yaygın olarak Gutenberg-Richter (G-R) ilişkisi ve Gumbel uç
değerler yöntemleri kullanılmaktadır. Magnitüd-frekans ilişkisi olarak ta bilinen bağıntı
(Gutenberg-Richter, 1954)
Log N = a - bM
(1)
şeklindedir. Burada M; magnitüdü, N; M değerinden büyük veya eşit olan depremlerin yıllık
ortalama oluş sayısıdır. a ve b sabit katsayılar olup, ait oldukları bölgelerin sismik ve tektonik
özelliklerine bağımlıdır.
Şekil-1. 1900-2003 yılları arasında Türkiye ve civarında oluşan depremler ve sismik hazard parametrelerinin
hesaplanmasında kullanılan 8 farklı bölge.
Gumbel uç değerler metodunun 1. 2. ve 3. tip asimtotik dağılımları (Makropoulos & Burton, 1986);
GI(m) = exp [-exp(-α(m-u))]
α>0
(2)
GII(m) = exp[-((u-m0)/(m-m0))k]
k>0, m>m0, u>m0≥0
(3)
GIII(m) = exp [-((w-m)/(w-u))k]
m<w, u<w, k>0
(4)
bağıntıları ile verilir. Burada m; maksimum (uç) magnitüd değeri, α ve u; Gutenberg-Richter
bağıntısında olan a ve b ile ilgili katsayılardır. GumbelI doğrusal bir davranış göstermesine rağmen,
103
GumbelIII dağılımı kavisleşen bir eğri şeklindedir ve bu eğride k kavisleşme parametresi, w, uç
değerler aralığının üst sınırı ve u, tekrarlanan uç değerlerin karakteristik değeridir. İvme, hız ve
yerdeğiştirme değerleri Orphal ve Lahoud (1974) tarafından,
acc = 6.6*10-2 100.40M r-1.39 cm/s2
(5)
V= 0.726*100.52M r-1.34 cm/s
(6)
D = 0.0471*10
0.57M -1.18
r
cm
(7)
geliştirilen ilişkiler kullanılarak hesaplanmıştır. Burada r odak derinliğini göstermektedir.
Türkiye’nin 8 farklı bölgesi için G-R ilişkisinden hesaplanan a/b ve Gumbel dağılımlarından
hesaplanan MMax, IMax, accMax, VMax ve DMax değerleri Tablo 1’ de verilmiştir. Hesaplanan a/b
değerleri 6.85-7.93, MMax değerleri 6.9-8.1, IMax değerleri 8.9-10.5, accMax değerleri 320.38-756.38
cm/s2, VMax değerleri 43.68-183.97 cm/s ve DMax değerleri 10.19-52.81 cm aralığında değişim
göstermiştir. Bu parametrelerin en yüksek değerleri Kuzey Anadolu fayında, Ege arkında ve Batı
Anadolu’ da, en düşük değerleri Kıbrıs arkı ve Orta Anadolu Bölgesinde hesaplanmış ve bu
parametrelerin birbirleriyle ilişkili olduğu gözlenmiştir. Bu ilişkiler dikkate alınarak En küçük
kareler yöntemi ile a/b ile MMax, IMax, accMax, VMax ve DMax arasında,
MMax=1.10*(a/b)-0.64
(8)
IMax=1.47*(a/b)-1.22
(9)
accMax=exp(078*(a/b))*1.57
(10)
VMax=exp(1.29*(a/b))*0.0065
(11)
DMax=exp(1.49*(a/b))*0.0005
(12)
bağıntıları hesaplanmıştır.
Tablo 1. Türkiye'de 8 farklı bölge için hesaplanan parametreler
Bölge
1
2
3
4
5
6
7
8
Deprem
Sayısı
4767
707
807
624
1116
4341
8719
305
a/b
MMax
IMax
7.82
7.93
7.66
6.90
6.85
7.70
7.31
6.87
8.0
8.1
7.8
7.0
6.9
7.8
7.4
6.9
10.3
10.5
10.1
9.0
8.8
10.0
9.6
8.9
accMax
(cm/s2)
711.58
756.38
619.06
342.90
320.38
600.06
455.37
333.38
VMax
(cm/s)
163.78
183.97
134.25
52.36
45.68
130.25
83.30
43.68
DMax
(cm)
42.56
52.81
35.27
11.99
10.52
32.67
21.08
10.19
Şekil 2, 1°x1°'lik grid aralığı için hesaplanan sismik hazard haritalarını göstermektedir. Şekil 2a’ da
verilen a/b kontur haritası doğrudan G-R ilişkisinden hesaplanmıştır. Şekil 2b-2f’de gösterilen
MMax, IMax, accMax, VMax ve DMax haritaları ise (8)-(12) bağıntıları kullanılarak a/b değerlerinden
ampirik olarak hesaplanmıştır. Kontur haritaların tümünde riskli bölgeler aynı yerlere denk
düşmektedir. Bu yüzden ampirik olarak hazırlanan haritaların sismik hazardı iyi bir şekilde
yansıttığı gözlenmiştir. Tüm haritalarda en yüksek değerler Kuzey Anadolu fayı, Ege arkı ve Batı
Anadolu’ da gözlenmiştir. Hesaplanan bütün parametrelere bağlı olarak Türkiye için en riskli
bölgelerin Erzincan, Tokat, Kastamonu, Bolu, Düzce, Adapazarı ve İzmit civarlarında olduğu
görülmüştür.
104
2. SONUÇLAR
Bu çalışmada Türkiye’nin farklı bölgeleri için sismik hazardın farklı tektonizmalara göre değişimi
incelenmiş ve değişik sismik hazard parametreleri arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Değişik
kaynaklar kullanılarak Türkiye ve civarında 1900-2003 yılları arasında oluşan depremleri içeren
yeni bir katalog hazırlanmıştır. Sismik hazard çalışmasının sağlıklı bir şekilde yapılabilmesi için
katalog ampirik ilişkiler kullanılarak MS' ye göre homojen hale getirilmiştir. Parametrelerin
bölgelere değişimini incelemek için Türkiye’nin 8 farklı bölgesi dikkate alınmıştır. Homojen
deprem katalogu kullanılarak her bir bölge için Gutenberg-Richter (G-R) ilişkisinden a/b modal
değerleri, Gumbel Uç Dağılım yöntemi kullanılarak beklenen maksimum magnitüd (MMax), şiddet
(IMax), ivme (accMax), hız (VMax) ve yer değiştirme (DMax) değerleri hesaplanmıştır. Bu
parametrelerin en yüksek değerleri Kuzey Anadolu fayında, Ege arkında ve Batı Anadolu’ da, en
düşük değerleri Kıbrıs arkı ve Orta Anadolu Bölgesinde hesaplanmıştır. Tüm parametreler için
yüksek değerlerin aynı yerlerde gözlenmesine bağlı olarak bu parametrelerin birbirleriyle ilişkili
olduğu sonucuna varılmıştır. Bu parametreler arasında ampirik ilişkiler geliştirilmiş, bir bölge için
G-R ilişkisi hesapladıktan sonra diğer parametrelerinde ampirik olarak hesaplanabileceği ortaya
konmuştur. Geliştirilen ampirik ilişkiler kullanılarak a/b değerlerinden MMax, IMax, accMax, VMax ve
DMax parametreleri için kontur haritaları hazırlanmıştır. Bu haritaların sismik a/b haritasında olduğu
gibi sismik hazardı iyi bir şekilde yansıttığı gözlenmiştir. Bu yüzden, bu haritaların sismik hazard
çalışmalarında başarı ile kullanılabileceği sonucuna varılmıştır. Hesaplanan bütün parametrelere
bağlı olarak Türkiye için en riskli bölgelerin Erzincan, Tokat, Kastamonu, Bolu, Düzce, Adapazarı
ve İzmit civarlarında olduğu görülmüştür.
Şekil 2. 1900-2003 yılları arasında Türkiye ve civarında oluşan depremler için 1ox1o grid aralığı kullanılarak
hesaplanan a) a/b (modal değerler), b) MMax (beklenen en büyük magnitüd), c) IMax (beklenen en
büyük şiddet), d) accMax (cm/s2) (beklenen en büyük ivme), e) VMax (cm/s) (beklenen en büyük hız)
ve f) DMax (cm) (beklenen en büyük yer değiştirme) kontur haritaları. a/b kontur haritası doğrudan
Gutenberg-Richter ilişkisinden, diğer haritalar ise (8)-(12) bağıntıları kullanılarak a/b
değerlerinden ampirik olarak hesaplanmıştır.
105
KAYNAKLAR
Erduran, A., 2002. Türkiye'de Değişik Sismik Zonlarda Oluşan Depremlerin Kaynak
Parametrelerinin İncelenmesi ve Bu Parametrelerin Aktif Faylarla İlişkisinin
Belirlenmesi, Yüksek Lisans Tezi, K.T.Ü, Fen Bil. Enst. Trabzon.
Gutenberg, B. ve Richter, C. F., 1954. Earthquake Magnitude, Intensity, Energy and Acceleration,
Bull. Seism. Soc. Am., Vol.32, No.3, July.
Makropoulos, K., C., ve Burton, W., P., 1986, Hazan: A fortan program to evaluate seismic-hazard
parameters using Gumbel’s theory of extreme value statistics, Computer & Geosciences,
12, 29-46.
Orphal, D. L. ve Lahoud, J. A., 1974. Prediction of peak ground motion from earthquakes: Bull.
Seism. Soc. America, v.64, no.5, p.1563-1574.
106