Marmara denizi tabanında bulunan fay sisteminin yapısı ve deprem üretmeleri durumunda çevre bölgelere etkileri
The architecture of the fault system underneath the Marmara sea and the effects on the vicinity of potential seismic events
Yazar: MURAT ŞAHİN
Danışman: PROF. DR. CENK YALTIRAK
İstanbul Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Jeoloji Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Jeoloji Mühendisliği = Geological Engineering
Dizin: Marmara depremi = Marmara earthquake

Özet:
Bir bölgenin zaman içinde değişkenlik gösteren sismik tehlikesinin detaylı bir şekilde belirlenebilmesi, fay haritaları, bu faylar üzerinde gerçekleşen tarihsel deprem bilgileri, fayın jeolojik ve jeodezik hızı gibi faktörlere önemli ölçüde bağlıdır. Bir deprem anında herhangi bir gözlem noktasında oluşabilecek maksimum ivme değişiminin belirlenebilmesi için en önemli faktörlerin arasında depremin büyüklüğü, depreme neden olan faya olan mesafe ve gözlem noktasına ait zeminin fiziksel özellikleri yer almaktadır. Marmara Bölgesinde mevcut sismik tehlikenin ne ölçüde ve hangi bölgelerin tehdit altında olduğunun daha detaylı belirlenebilmesi için bu doktora tezi kapsamında çok disiplinli ve bütüncül bir çalışma yürütülmüştür.
Marmara Bölgesinde mevcut sismik tehlikenin daha net belirlenebilmesi ve bu bölge içerisinde herhangi bir gözlem noktasında oluşabilecek ivme değişiminin daha net belirlenebilmesi amacıyla çalışma kapsamında birçok araştırıcı ve kurum tarafından Marmara Denizi tabanından toplanmış sismik yansıma verileri derlenmiştir. Birçok farklı kaynak ve formattan derlenen sismik yansıma verileri aynı dijital ortamda yorumlanabilecek formata dönüştürülmüştür. Derlenen ve dönüştürülen sismik yasıma verileri yüksek çözünürlüklü batimetri verileri ile birlikte kullanılarak Marmara Denizi tabanında gözlemlenen faylara ilişkin üç boyutlu bir harita üretilmiştir. Fay düzlemlerine ait bilgiler kullanılarak nümerik analizlerin gerçekleştirilebilmesi adına bölge için yayınlanan kabuk modellerinden faydalanılmıştır. 
Güncel GPS ve revize edilmiş tarihsel deprem verileri ve oluşturulan üç boyutlu fay düzlemleri kullanılarak geliştirilen Coulomb gerilme modelleri ile bu fayların deprem üretme davranışları modellenerek günümüzdeki deprem üretebilme potansiyelleri belirlenmiştir. Marmara Denizi tabanında bulunan dört farklı fay segmentinin belirli koşullarda M7 ile M7.6 büyüklüklerinde deprem üretebilme potansiyellerine sahip oldukları belirlenmiştir. Oluşturulan fay haritasının orta büyüklükteki depremlerin anlamlandırılmasında ve bu tip depremlerin ana fay zonu boyunca etkilerinin belirlenebilmesi amacıyla 2019 yılında M5.8 büyüklüğünde gerçekleşen Silivri depremleri detaylıca araştırılmıştır.
Geliştirilen fay haritası, fayların oluşturabileceği depremlerin çevre bölgelerde neden olması beklenen yer çekimi ivmesindeki değişimi belirleme amacıyla yer sarsıntı tahmini denklemleri ile birlikte kullanılmıştır. Bu sayede Kuzey Anadolu Fay Zonu'nun bu bölgedeki kuzey kolunun, Marmara Denizi boyunca bulunan segmentlerin çevre bölgede yer çekimi ivmesinde oluşturabileceği değişimler hesaplanarak, Marmara Bölgesinde bulunan yerleşim birimlerinden hangilerinin daha fazla etkileneceği belirlenmiştir.

Abstract:
To specify the seismic hazard of a region in detail requires a detailed fault map, comprehensive earthquake records, and geodetic and geologic velocities of the faults as well. To determine the peak ground acceleration of a site point in response to an earthquake, a couple of factors have to be known or estimated. These factors are the magnitude of the earthquake, distance from the site point to the fault surface that is responsible for the earthquake, and physical properties of the site point such as shear wave velocity, basin effect, or anelastic attenuation. To identify the present-day earthquake hazard for the Marmara region and to assess which settlements are going to be affected the most by the potential seismic activity, holistic and multi-disciplinary work was carried out for this Ph.D. study. 
Within the extent of this work, multiple seismic reflection data had been compiled from the papers of multiple researchers and government institutions with the intent of examining the seismic hazard situation of the Marmara region in detail and carrying out precise calculations of the ground motion acceleration for any given site point. The seismic reflection data, which has been collected in different types of formats, are converted into a format that can be interpreted in a singular digital workspace. This seismic reflection database has been combined with the high-resolution bathymetric data to map the bottom of the Marmara Sea and generate a three-dimensional fault map of it. Crustal models of the region have been utilized for the depth conversion of the fault surfaces to carry out further numerical operations and analyses.
Coulomb stress change models were generated to model the earthquake generation behavior of the faults using recent GPS data, revised historical earthquake records, and three-dimensional fault surfaces to elaborate the present-day earthquake generation potential of the faults derived from seismic reflection data. It has been discovered that four individual fault segments have the potential to generate an earthquake between M7 and M7.6 underneath the Marmara Sea. To examine the spatial coverage and the resolution of the generated fault map and the effects of a moderate-sized earthquake on the fault surfaces in the stressed fault system, the M5.8 2019 Silivri earthquakes have been investigated. 
The ground motion prediction equations were utilized with the mapped faults to acquire the peak ground acceleration values during a potential earthquake within the vicinity of the Marmara Sea. Thus, it had been successfully decided which settlements within the Marmara region would be affected the most by the potential earthquakes that the faults underneath the Marmara Sea, as an extent of the northern branch of the North Anatolian Fault Zone, could generate by calculating the peak ground acceleration in response to possible M7+ magnitude seismic event.