Friday, June 20, 2025

Gereme Ancient City and the 1940 Develi Earthquake: A Seismic Silence in the Shadow of Mount Erciyes

 

Gereme Ancient City and the 1940 Develi Earthquake: A Seismic Silence in the Shadow of Mount Erciyes

1. Introduction

The Gereme Ancient City, located on the southern slopes of Mount Erciyes near the Zile neighborhood of Develi, Kayseri (Türkiye), is a forgotten archaeological site with historical significance dating back to the Byzantine period. This site, featuring rock-cut churches, chapels, and tombs, also sits in a geologically active zone, making it a crucial location from both cultural heritage and earthquake risk perspectives.

This article evaluates the 1940 Develi Earthquake, addresses the uncertainty in magnitude estimates, analyzes the fault system near Gereme, and proposes further geophysical and engineering investigations to assess seismic hazards in the region.

2. Tectonic Setting and Location

Gereme should not be confused with Göreme (a well-known tourist destination in Nevşehir); rather, it lies in the southern Central Anatolian Volcanic Province, geographically and tectonically distinct. It is located near the Develi–Soysallı–Erciyes Fault Zone, a tectonically significant structure associated with extensional and strike-slip faulting.

Key Term – Active Fault: A fault that has shown displacement within the last 10,000 years and may produce future earthquakes.

According to the MTA (General Directorate of Mineral Research and Exploration) 1:250,000-scale Active Fault Map, Gereme is located within a few kilometers of mapped active faults. However, finer-scale mapping (1:25,000 or better) and field verification are required to determine precise fault locations.

3. The 1940 Develi Earthquake: Seismological Reassessment

3.1 Historical Records and Magnitude Controversy

The 1940 Develi Earthquake occurred on 21 February 1940 and is reported with a magnitude (M) of 5.4 in older catalogs. However, during that period:

  • Türkiye had limited seismograph coverage,

  • The WWSSN global network was not yet operational (began in the 1960s),

  • The magnitude was likely estimated using duration-based methods, which are not as reliable as modern Ms or Mw scales.

Key Term – Duration Magnitude (Md): An older magnitude estimation method using the length of ground motion, often inaccurate for larger or complex earthquakes.

3.2 Macroseismic Intensity Analysis

Field reports from the Ministry of Public Works recorded an intensity of VIII (MSK scale). Based on global intensity–magnitude correlations (Musson et al., 2010), this level of destruction would typically correspond to a magnitude around Mw 6.6–6.8.

Key Term – Macroseismic Intensity: A qualitative scale indicating the effects of an earthquake on people, structures, and the environment.

Such a discrepancy raises critical questions about seismic hazard estimation and points to underestimated seismic potential for the region.

Quiz Question 1: What is the key limitation of magnitude estimations for earthquakes before the 1960s?

  • A) Instrumental noise

  • B) Lack of satellite imaging

  • C) Absence of broadband waveform seismometers

  • D) Overestimation by field engineers

Correct Answer: C

4. Fault Identification and Ground Motion Modeling

4.1 Geological Context and Naming Confusion

The fault zone affecting Gereme has been referred to as both the Develi Fault and the Erciyes Fault, likely referring to the same structure with different naming conventions. The zone may include a combination of normal and strike-slip faulting, resulting from regional extensional tectonics.

4.2 Geophysical Survey Recommendations

To better assess the seismic risk, the following techniques should be employed:

  • Paleoseismic Trenching: For identifying past rupture events through faulted stratigraphy.

  • Microseismic Monitoring: Using vault-type seismometers to detect low-magnitude seismicity.

  • Seismic Tomography: To image the fault's deep geometry and detect zones of strain accumulation.

Info Box: Eurocode 8 Highlights

  • Requires consideration of Quaternary-active faults in site-specific assessments.

  • Emphasizes site class, soil amplification, and near-fault effects in structural design.

4.3 Ground Motion Implications

Using attenuation models (e.g., Akkar & Cagnan, 2010), a Mw 6.7 event near Gereme could generate peak ground acceleration (PGA) levels ≥ 0.25g within a 5 km radius, posing a threat to nearby settlements and infrastructure.

Suggested Figures:

  • Figure 1: Fault trace map with Gereme location and 1940 epicenter.

  • Figure 2: Ground motion intensity contours for hypothetical Mw 6.7 event.

Quiz Question 2: Which method is best for identifying a fault's deep structure?

  • A) LiDAR

  • B) Ground Penetrating Radar (GPR)

  • C) Seismic Tomography

  • D) Soil resistivity survey

Correct Answer: C

5. Implications for Hazard Mitigation and Urban Planning

5.1 Urban Development and Cultural Heritage

Due to the cultural significance of Gereme and ongoing expansion around Develi, the following actions are recommended:

  • Hazard-aware zoning regulations to restrict construction near fault traces,

  • Retrofitting of vulnerable buildings using earthquake-resilient techniques,

  • Incorporation into UDSEP-2023 (Türkiye’s National Earthquake Strategy and Action Plan).

Info Box: NEHRP (USA)

  • The National Earthquake Hazards Reduction Program encourages combining historical earthquake data with probabilistic hazard analysis to inform building code updates.

5.2 Research and Education Potential

Gereme provides a valuable natural laboratory for:

  • Archaeoseismology, evaluating structural damage patterns;

  • Interdisciplinary field education in fault mapping and geotechnical evaluation;

  • Historical earthquake catalog validation, enhancing hazard modeling databases.

Quiz Question 3: Which is not a standard method in a seismic hazard study?

  • A) Ground motion modeling

  • B) Fault trenching

  • C) Earthquake insurance pricing

  • D) Site response analysis

Correct Answer: C

6. Summary

The 1940 Develi Earthquake was likely much stronger than previously reported, with evidence suggesting a moment magnitude of Mw ≈ 6.7. The Gereme Ancient Site, situated in close proximity to the active Erciyes Fault, is exposed to considerable seismic risk.

Neglecting the seismic potential of this fault system could have serious consequences for disaster risk reduction, infrastructure safety, and cultural heritage protection. Comprehensive geological, seismological, and engineering investigations are urgently needed.

7. References (APA 7 Format)

  • Akkar, S., & Cagnan, Z. (2010). A local ground-motion predictive model for Turkey and its comparison with other regional and global ground-motion models. Bulletin of the Seismological Society of America, 100(6), 2978–2995. https://doi.org/10.1785/0120090367

  • Ambraseys, N. N. (2009). Earthquakes in the Mediterranean and Middle East: A multidisciplinary study of seismicity up to 1900. Cambridge University Press.

  • Kalafat, D., Kekovali, K., & Yılmazer, M. (2011). Instrumental Earthquake Catalogue of Turkey and Surroundings (1900–2010). Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute.

  • Koçyiğit, A., & Erol, B. (2001). Active tectonics of the Mount Erciyes region. Bulletin of the Geological Society of Turkey, 44(2), 123–138.

  • Musson, R. M. W., Grünthal, G., & Stucchi, M. (2010). The comparison of macroseismic intensity scales. Journal of Seismology, 14(2), 413–428. https://doi.org/10.1007/s10950-009-9172-0

  • Soysal, H., Sipahioğlu, S., Kolçak, D., & Altınok, Y. (1981). Turkey Earthquake Catalogue (2100 B.C.–1900 A.D.). MTA Publications.


1. Giriş

Deprem tehlikesi, yapısal ve altyapı güvenliği açısından Türkiye gibi tektonik olarak aktif bölgelerde en önemli risk faktörlerinden biridir. Bu bölgelerde jeolojik ve sismolojik özelliklerin doğru değerlendirilmesi, mühendislik projelerinde sağlam tasarım kriterlerinin oluşturulması için kritik öneme sahiptir. Bu yazıda, Kayseri ili Develi ilçesine bağlı Gereme Antik Kenti örneği üzerinden bölgenin tektonik yapısı, sismik aktivitesi ve yerel zemin koşulları mühendislik bakış açısıyla ele alınacaktır.

21 Şubat 1940 Develi Depremi, büyüklük ve şiddet değerleri açısından tartışmalı bir karakter taşımakta olup, sadece tarihsel bir olay değil, aynı zamanda mühendislik ve yer bilimleri açısından da analiz edilmesi gereken önemli bir örnektir.

2. Temel Kavramlar

2.1 Büyüklük ve Şiddet Arasındaki Fark

  • Büyüklük (Mw, Ms, Mb): Depremin merkezinde açığa çıkan enerjinin ölçüsüdür. Aletsel olarak hesaplanır ve zemin koşullarından bağımsızdır.

  • Şiddet (MMI, MSK): Depremin yüzeyde yarattığı etkileri, insanların hissettiği sarsıntıyı ve yapıların gördüğü zararı tanımlar. Zemin yapısına ve bina kalitesine bağlıdır.

📌 Bilgi Kutusu: Modified Mercalli Şiddet Ölçeği (MMI)

  • I (Hissedilmez) ile XII (Tam yıkım) arasında değişir.

  • ABD ve USGS ShakeMap analizlerinde yaygın olarak kullanılır.

❓ Soru 1: Küçük büyüklükteki bir deprem, bazı bölgelerde neden yüksek şiddet etkisi yaratabilir?

2.2 Sismolojik Dönemler

  • Makrosismik Dönem: 1960 öncesi, büyüklük tahminlerinin hasar ve halk gözlemlerine dayandığı dönemdir.

  • Aletsel Dönem: 1960 sonrası dönemde sismometre verilerine dayalı analizlerin yapılabildiği evredir. Türkiye’de bu veri ağı 1970’lerden sonra gelişmiştir.

❓ Soru 2: Makrosismik verilere dayanarak deprem büyüklüğü tahmini yapmanın ne gibi kısıtları vardır?

2.3 Zemin Etkileri ve Büyütme

  • Zemin büyütmesi: Yerel jeoloji (örneğin tüf, alüvyon) sismik dalgaların genliğini artırarak sarsıntıyı şiddetlendirebilir.

  • Vs30: Zeminin ilk 30 metresindeki ortalama kayma dalgası hızı. Zemin sınıflandırmasında kullanılır.

📌 Bilgi Kutusu: Eurocode 8 Zemin Sınıfları

  • A: Kaya (>800 m/s)

  • B: Çok sıkı zemin/sert kaya (360–800 m/s)

  • C: Orta derecede sıkı zemin (180–360 m/s)

  • D: Gevşek zemin (<180 m/s)

📊 Tablo Önerisi: Zemin sınıfına göre tasarım ivmeleri (Eurocode 8 ve NEHRP karşılaştırması)

3. Uygulama: Gereme ve 1940 Depremi

3.1 Büyüklük Tartışması

  • AFAD/KOERI kayıtlarına göre: M ~ 5.4 (muhtemelen sürelere dayalı düşük kestirim).

  • Tarihsel belgeler: VIII MSK şiddeti rapor edilmiştir.

  • Wald vd. (1999) analizine göre, VIII şiddeti genellikle Mw ~ 6.6–6.8 depremle uyumludur.

🔍 Sonuç: Gerçek büyüklük büyük olasılıkla Mw = 6.7 ± 0.2 düzeyindedir.

3.2 Faylar ve Tektonik Bağlam

  • MTA verilerine göre: Gereme, Erciyes Fay Zonu’nun yakınındadır.

  • 1940 depremi bu zonla ilişkilendirilebilir.

  • Yüzey kırığına dair somut veri bulunmamaktadır; paleosismoloji çalışmaları gereklidir.


Gereme – Erciyes Fayı – 1940 dismerkezi ve şiddet dağılımı.

📌 Not: Harita verileri MTA Yerbilimleri Portalı üzerinden alınmış ve diri fay verileri kullanılarak hazırlanmıştır. (MTA, 2025)

❓ Soru 3: Paleosismolojik kazılarla bir fayda geçmiş depremler nasıl ortaya çıkarılır?

3.3 Mühendislik Gözlemleri

  • Gereme çevresindeki volkanik tüf zemin, sarsıntı büyütmesini artırabilir.

  • Tarihi taş yapılar, düşük rijitlik ve yanal dayanım eksikliği nedeniyle kırılgan yapılardır.

  • Bölge zemini muhtemelen Eurocode 8 sınıf D (yumuşak zemin) olarak tanımlanabilir.

📌 Bilgi Kutusu: Kültürel Miras Alanlarında Mühendislik Yaklaşımları

  • Sismik izolatörler ve esnek bağlantı sistemleri.

  • Hafif ve esnek güçlendirme malzemeleri (örneğin karbon lifli polimerler).

  • Mikrobölgeleme temelli restorasyon planlamaları.

4. Özet ve Öneriler

  • 1940 Develi Depremi'nin büyüklüğü, literatürde büyük ihtimalle eksik raporlanmıştır.

  • Gereme, aktif fay zonuna çok yakın konumda yer almaktadır.

  • Yerel zemin özellikleri ve yapı karakteri, sismik riskleri artırmaktadır.

🛠️ Öneriler:

  1. Gereme Fayı’nda paleosismolojik hendek kazıları yapılmalı.

  2. Vs30 ölçümleri ve mikro-tremor analizleriyle zemin sınıfı belirlenmeli.

  3. Tarihi yapılarda sismik izleme sistemleri entegre edilmeli.

  4. Yerel çapta ShakeMap veya GIS tabanlı sismik etki analiz platformu oluşturulmalı.

📌 Bu Yazıdan Çıkarılacak 3 Temel Teknik Ders:

  • Makrosismik verilerin, büyüklük kestiriminde belirsizlik taşıdığı unutulmamalıdır.

  • Yerel zemin koşulları, şiddet etkilerinde belirleyici bir faktördür.

  • Kültürel miras yapıları için mühendislik yaklaşımları çok disiplinlidir ve zemin analizleriyle birlikte ele alınmalıdır.

5. Kaynaklar (APA 7)

  • Ambraseys, N. N. (2009). Earthquakes in the Mediterranean and Middle East: A multidisciplinary study of seismicity up to 1900. Cambridge University Press. https://doi.org/10.1017/CBO9781139195430

  • Aydar, E., Gourgaud, A., & Yıldırım, N. (2012). Volcanic and tectonic evolution of Mount Erciyes stratovolcano. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 253, 15–32. https://doi.org/10.1016/j.jvolgeores.2012.02.005

  • Kalafat, D., Kekovalı, K., & Yılmazer, M. (2011). Türkiye ve yakın çevresinin aletsel dönem deprem kataloğu (1900–2010). Kandilli Rasathanesi.

  • Koçyiğit, A., & Erol, B. (2001). Erciyes Dağı ve çevresinin aktif tektoniği. Türkiye Jeoloji Bülteni, 44(2), 123–138.

  • Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA). (2025). Diri Fay Haritası ve Yerbilimleri Portalı. https://yerbilimleri.mta.gov.tr/anasayfa.aspx

  • Soysal, H., Sipahioğlu, S., Kolçak, D., & Altınok, Y. (1981). Türkiye Deprem Kataloğu (M.S. 2100–1900). MTA Yayınları.

  • Wald, D. J., Quitoriano, V., Heaton, T. H., & Kanamori, H. (1999). Relationships between peak ground acceleration, peak ground velocity, and modified Mercalli intensity in California. Earthquake Spectra, 15(3), 557–564. https://doi.org/10.1193/1.1586058




at

No comments:

Post a Comment

Subscribe to: Post Comments (Atom)