1. Executive Summary: Earthquake Risk and Hazard in the Marmara Sea Region
The Marmara Sea region, located along the North Anatolian Fault (NAF), is subject to significant earthquake risk. This report synthesizes key studies to assess the seismic hazard in the region. Research includes GPS strain measurements, seismotectonic parameters, and analyses of the 1999 Izmit Earthquake (Öncel & Wilson, 2006; Öncel & Wyss, 2000; Öncel & Wilson, 2004). The fault system displays a complex structure with both creeping and locked segments, leading to variable stress accumulation across different sections (Bohnhoff et al., 2017; Öncel & Wilson, 2006).
Studies indicate a high probability of a major earthquake occurring in the Marmara Sea, which could result in severe ground shaking in Istanbul. This hazard is exacerbated by eastward rupture directivity (Chen et al., 2025; Martínez-Garzón et al., 2024; Cheng et al., 2025; Chen et al., 2025). Additionally, earthquakes in this region can trigger secondary hazards such as tsunamis and submarine landslides, which pose significant risks to coastal areas (Yalçıner et al., 2016; Latcharote et al., 2016; Tufekci et al., 2018; Altınok et al., 2011).
Given the dense population and presence of critical infrastructure in the Marmara Sea region, it is crucial to develop a comprehensive understanding of earthquake risk and implement robust preparedness and mitigation strategies (Eren, 2025; Yalçıner et al., 2016; Turkey National Earthquake Strategy and Action Plan, 2025).
2. Introduction: Seismotectonic Structure of the Marmara Sea
The North Anatolian Fault (NAF) is a major geological feature extending over 1,000 km across northern Turkey. It accommodates the westward movement of the Anatolian Plate relative to the Eurasian Plate, with slip rates ranging from 20 mm/year in the east to 25 mm/year in the west (Reilinger et al., 2006). As it enters the Marmara Sea, the NAF becomes more complex, splitting into a horsetail structure with at least two main branches: the northern and southern branches (Armijo et al., 2005; Reilinger et al., 2006). The northern branch extends westward through the Marmara Sea, while the southern branch transitions into a distributed fault network (Reilinger et al., 2006). The primary fault system in the Marmara Sea consists of several segments, including the Ganos Fault, Central Marmara Fault, and Northern Boundary Fault (Armijo et al., 2005; Reilinger et al., 2006).
Over the past century, the NAF has been responsible for several large-magnitude (M>7) earthquakes (Stein et al., 1997). A westward-propagating sequence of major ruptures has been well-documented, with the most recent events being the 1999 Izmit (Mw 7.4) and Düzce (Mw 7.1) earthquakes (Parsons et al., 2000). Consequently, the Marmara Sea segment is considered a seismic gap—a region that has not experienced a major rupture for a long period, making it capable of producing earthquakes of magnitude 7 or greater (Bohnhoff et al., 2013; Parsons et al., 2000). The last major earthquake in this segment occurred in 1766 (Ambraseys & Finkel, 1991). The westward progression of earthquake sequences and the long elapsed time since the last major event suggest significant tectonic stress accumulation in the Marmara segment (Bohnhoff et al., 2013; Parsons et al., 2000).
The exact age of the fault system in the Marmara Sea remains a subject of debate. Some studies suggest that the northern branch is relatively young (1 to 3 million years old), whereas the southern branch may be older (around 5 million years) (Okay et al., 2000). Slip measurements in the Marmara Sea segment indicate a small displacement (~4 km), suggesting that this fault segment may have developed more recently compared to other NAF segments (Okay et al., 2000). These age differences and accumulated slip variations among the Marmara fault segments could influence their current activity levels and the nature of future earthquakes.
Conclusion: Understanding the Earthquake Threat in the Marmara Sea
The Marmara Sea region remains a critical seismic hazard zone, with high potential for a major earthquake in the near future. The geodynamic characteristics of the North Anatolian Fault and historical seismic records suggest that significant stress accumulation exists in the region, particularly in the seismic gap along the Marmara segment.
To mitigate potential disasters, it is imperative to implement comprehensive seismic monitoring, public awareness programs, and robust infrastructure policies. Advances in GPS strain monitoring, probabilistic seismic hazard assessments, and early warning systems can significantly enhance earthquake preparedness in Turkey.
By integrating geological, geophysical, and engineering research, we can develop resilient urban planning strategies and reduce the human and economic impact of a future major earthquake in the Marmara Sea region.
3. In-Depth Analysis of Key Studies
3.1 Öncel, A. O., & Wilson, T. (2006). Comparative Assessment of Earthquake Potential in the Marmara Sea Region of the North Anatolian Fault Using GPS Deformation and Seismotectonic Parameters
This study evaluates the earthquake potential in the Marmara Sea region along the North Anatolian Fault (NAF) by comparing GPS data with various seismotectonic parameters (Öncel & Wilson, 2006). The researchers analyzed GPS data and earthquake catalog data from 1991 to 1998, dividing the Marmara Sea into 15 distinct seismic zones for a detailed analysis (Öncel & Wilson, 2006).
Key Findings:
-
A positive correlation was found between dilatation (a strain metric) and the Gutenberg-Richter b-value, which describes the relationship between earthquake magnitude and frequency (Öncel & Wilson, 2006).
-
A negative correlation was observed between the spatial fractal dimension (D2) and the maximum geodetic and shear strains derived from GPS data, indicating that as strain levels increase, earthquake clustering intensifies (Öncel & Wilson, 2006).
-
Prior to the Izmit Earthquake, GPS data revealed a slight compressional strain anomaly near the Northern Boundary Fault (NBF) in the Marmara Sea, suggesting that areas experiencing compressional strain may have a higher likelihood of fault rupture, leading to larger earthquakes (Öncel & Wilson, 2006).
Conclusion:
-
The eastern part of the Marmara Sea, particularly the Izmit Gulf, may experience a higher frequency of large-magnitude earthquakes.
-
Continuous monitoring of b-values and GPS strain in the Marmara Sea could serve as critical indicators for assessing the potential for future large earthquakes in the Izmit region.
-
The compressional strain on the Northern Boundary Fault is highlighted as a potential signal for future major earthquakes (Öncel & Wilson, 2006).
3.2 Öncel, A. O., & Wilson, T. (2004). Correlation Between Seismotectonic Variables and GPS Strain Measurements in Western Turkey
This study examines the relationship between seismotectonic variables, such as the Gutenberg-Richter b-value and multifractal dimensions, and GPS strain measurements across Western Turkey (Öncel & Wilson, 2004). The researchers integrated seismic data and GPS strain measurements collected between 1991 and 1998 to analyze regional correlations across various tectonic zones in Western Turkey (Öncel & Wilson, 2006). A key focus was the relationship between the b-value and the spatial fractal dimension (D2), particularly noting correlation differences in the seven years leading up to the 1999 Izmit Earthquake (Öncel & Wilson, 2006).
Key Findings:
-
Seismotectonic parameters, like b-values and fractal dimensions, exhibit varying correlation patterns with GPS strain across different tectonic regions in Western Turkey, highlighting the significant influence of local tectonic regimes (Öncel & Wilson, 2006).
-
Notable fluctuations in the b-D2 correlation were observed in the years leading up to the 1999 Izmit Earthquake (Öncel & Wilson, 2006).
Conclusion:
-
The results underscore the importance of integrating geodetic and seismic data to improve regional seismic hazard models in Western Turkey.
-
The observed temporal changes in the b-D2 relationship before the Izmit Earthquake suggest that such variations could serve as medium-term indicators for large earthquakes, warranting further research in this area (Öncel & Wilson, 2006).
This study focuses on identifying the main asperities — strong, locked fault areas — of the 1999 Izmit Earthquake using microseismic data from the Marmara Sea region (İncel & Wyss, 2000). The researchers analyzed the distribution of microseismic activity over the 20 years preceding the earthquake, utilizing a declustered earthquake catalog from Istanbul University, including events of magnitude 2.9 or greater recorded between 1983 and 1999 (İncel & Wyss, 2000).
Key Methodology:
-
Local recurrence time (TL) mapping was used to identify potential asperities.
-
Calculations were based on frequency-magnitude relationships using a- and b-values, mapped on a 5 km grid (İncel & Wyss, 2000).
-
Areas with short recurrence times (TL), where larger microearthquakes occurred at an anomalously high rate, were identified as asperity locations (İncel & Wyss, 2000).
Key Findings:
-
Four distinct short TL anomalies were identified in the Marmara region (İncel & Wyss, 2000).
-
Two of these anomalies, located at 40.75°/28.8° and 40.7°/29.8°, correspond to the western end and epicenter of the Izmit Earthquake.
-
The earthquake rupture initiated at the edge of one asperity and terminated at another, indicating that asperities significantly influenced the rupture dynamics (İncel & Wyss, 2000).
Conclusion:
This study demonstrates that pre-existing microseismic activity can reveal the main asperities along a fault, which may play a key role in future earthquake ruptures. The researchers suggest that mapping local recurrence times (TL) could be a valuable tool for identifying fault segments prone to rupture or likely to halt seismic activity (İncel & Wyss, 2000).
4. Synthesis of Findings and Implications for Earthquake Risk Assessment
The studies by İncel and Wilson (2006, 2004) and İncel and Wyss (2000) provide critical insights into earthquake risk and hazard in the Marmara Sea region.
Key Insights from GPS Strain Analysis (Incel & Wilson, 2006, 2004):
-
GPS strain measurements provide essential information on tectonic deformation along the North Anatolian Fault Zone (NAFZ).
-
The 2006 study identified a compressional strain anomaly along the Northern Boundary Fault (NBF), indicating a region of high stress accumulation that may be prone to rupture.
-
Continuous GPS monitoring in the Marmara region is crucial for detecting subtle strain changes, potentially serving as early warnings for future earthquakes (İncel & Wilson, 2006).
Seismotectonic Parameters and Their Role in Earthquake Prediction:
-
Gutenberg-Richter b-value and fractal dimensions provide insights into seismic activity and fault mechanics.
-
B-values indicate the ratio of small to large earthquakes, while fractal dimensions (D2) characterize the spatial and temporal clustering of seismic events (İncel & Wilson, 2006).
-
The 2006 study observed a positive correlation between b-value and dilatation, suggesting that strain accumulation affects earthquake frequency and magnitude.
-
A negative correlation between D2 and strain suggests that higher strain levels lead to more regular microseismic clustering, making these parameters valuable for earthquake forecasting (İncel & Wilson, 2006).
Role of Asperities in Earthquake Rupture Dynamics (Incel & Wyss, 2000):
-
Asperities are locked regions along a fault that store significant stress and play a key role in seismic rupture.
-
The 2000 study identified that the 1999 Izmit Earthquake rupture was controlled by pre-existing asperities, emphasizing the importance of microseismic monitoring in identifying such areas (İncel & Wyss, 2000).
-
Mapping TL anomalies using microseismic data can help pinpoint high-risk fault segments, potentially improving seismic hazard models (İncel & Wyss, 2000).
Overall Implications for Earthquake Risk Assessment:
-
Combining geodetic (GPS) and seismological (b-value, D2, asperities) analyses provides a more comprehensive approach to earthquake forecasting.
-
Identifying compressional strain anomalies and asperities allows for better predictions of rupture-prone areas along the NAFZ.
-
Future research should focus on integrating microseismic, geodetic, and fault mechanics studies to improve seismic hazard assessments in the Marmara Sea region.
Final Summary:
These studies highlight the 1999 Izmit Earthquake as a critical reference point for understanding earthquake behavior in the Marmara region. İncel and Wilson (2006, 2004) examine the event from a long-term strain accumulation perspective, while İncel and Wyss (2000) demonstrate how pre-existing microseismic activity predicted the rupture process.
A holistic earthquake risk assessment approach must integrate GPS strain measurements, seismotectonic parameters, and asperity mapping to enhance early warning capabilities and hazard preparedness in the Marmara region.
Earthquake Risk and Hazards in the Marmara Sea: An Overview
The North Anatolian Fault (NAF) segment in the Marmara Sea is recognized as a seismic gap. Throughout the 20th century, a westward-propagating sequence of large earthquakes occurred, yet this segment has not ruptured (Armijo et al., 2005; Bohnhoff et al., 2013; Parsons et al., 2000; Stein et al., 1997; Reilinger et al., 2006; USGS, 2006). This seismic gap places the Marmara Sea between the rupture zones of the 1999 Izmit Earthquake (east) and the 1912 Ganos Earthquake (west) (Bohnhoff et al., 2017).
Particularly south of Istanbul, around the Princes’ Islands segment, the fault shows no signs of creep and is considered locked, actively accumulating tectonic stress (Armijo et al., 2005; Bohnhoff et al., 2013; Bohnhoff et al., 2017; Lange et al., 2019; Yamamoto et al., 2019; Öncel & Wilson, 2006; USGS, 2006).
Variable Fault Behavior and Earthquake Risk
In the western part of the Marmara segment, shallow and continuous creep is observed, suggesting slow and steady fault slip (Bohnhoff et al., 2017; Yamamoto et al., 2019). However, the central segment beneath the Marmara Sea exhibits a mixed behavior, with the eastern part locked and the western part creeping (Lange et al., 2019).
This variability in fault behavior suggests differences in frictional properties and stress accumulation rates along the segment, influencing the characteristics of a future large earthquake. The locked eastern segment near Istanbul remains a major concern.
High Earthquake Probability and Urgent Need for Preparedness
Several scientific studies indicate a high probability of a major earthquake in the Marmara Sea, particularly along the fault segments approximately 20 km south of Istanbul, with a potential magnitude of up to 7.4 (Bohnhoff et al., 2013; Lange et al., 2019; Parsons, 2004; Murru et al., 2016; Öncel & Wilson, 2006; USGS, 2006).
Time-dependent models estimate a 40-47% probability of a magnitude 7.0+ earthquake occurring within the next 30 years (Parsons, 2004; Murru et al., 2016; Öncel & Wilson, 2006; Parsons et al., 2000; Hubert-Ferrari et al., 2000). These high probability estimates underscore the urgency of preparedness efforts.
While the exact timing remains uncertain, the scientific consensus highlights a significant earthquake risk in the coming decades.
Potential Magnitude of a Major Earthquake
The next major earthquake in the Marmara Sea is generally expected to have a magnitude between Mw 7.1 and 7.4 (Bohnhoff et al., 2017; Lange et al., 2019; Parsons, 2004; Murru et al., 2016; Öncel & Wilson, 2006; USGS, 2006).
However, a larger rupture spanning multiple fault segments could not be ruled out, potentially resulting in earthquakes up to Mw 8.0 (Murru et al., 2016). The possibility of a multi-segment rupture emphasizes the need for robust earthquake planning that accounts for broader ground motion and damage scenarios.
The Northern Branch as a Primary Earthquake Source in the Marmara Sea
The northern branch of the North Anatolian Fault (NAFZ) in the Marmara Sea, particularly the Princes’ Islands Fault (PIF) and the Central Marmara Fault (CMF), is considered the most likely source for the next major earthquake (Yalçıner et al., 2016; Armijo et al., 2005).
The Princes’ Islands segment, in particular, has been actively accumulating stress and has not experienced a major rupture since 1766, making it a prime candidate for the next significant event (Yalçıner et al., 2016; Armijo et al., 2005).
Slip partitioning studies on the NAFZ indicate that the northern branch accommodates a higher proportion of the fault’s overall motion and exhibits shorter recurrence intervals for large earthquakes, posing a greater seismic hazard than other branches (Okur et al., 2024; Armijo et al., 2005).
Conclusion
-
The Marmara Sea segment of the NAFZ is a seismic gap, accumulating tectonic stress and posing a significant earthquake hazard.
-
The eastern segment near Istanbul is locked, making it a high-risk zone.
-
Scientific studies estimate a 40-47% probability of a Mw 7.0+ earthquake within 30 years.
-
The northern branch of the NAFZ, particularly the Princes’ Islands Fault, is a likely rupture zone for the next major earthquake.
-
A multi-segment rupture could result in Mw 8.0 earthquakes, necessitating robust preparedness and mitigation efforts.
Understanding these seismic risks is essential for improving earthquake resilience, informing urban planning, and enhancing disaster preparedness strategies in the Marmara region.
Earthquake Risk and Hazards in the Marmara Sea: Increasing Threat to Istanbul
Recent studies indicate that the rupture directivity of moderate-magnitude earthquakes along the Main Marmara Fault is generally eastward, meaning that a significant portion of seismic energy would be directed toward Istanbul (Cheng et al., 2025; Martínez-Garzón et al., 2024; Chen et al., 2025). If a major earthquake initiates west of Istanbul, ground motions in the city could be more intense, leading to greater structural damage (Cheng et al., 2025; Chen et al., 2025). This critical factor must be integrated into earthquake risk assessments and Istanbul’s urban planning to enhance preparedness.
Secondary Hazards: Tsunamis and Submarine Landslides
Earthquakes in the Marmara Sea pose risks beyond ground shaking, including tsunamis and submarine landslides, which threaten Istanbul’s coastal areas (Yalçıner et al., 2016; Latcharote et al., 2016; Tufekci et al., 2018; Altınok et al., 2011; Gürer et al., 2006; Okay et al., 2000).
-
Submarine landslides, triggered by strong seismic shaking, can generate larger tsunami waves than those caused by typical fault ruptures (Latcharote et al., 2016; Tufekci et al., 2018; Altınok et al., 2011).
-
The complex underwater topography, steep slopes, and large sediment accumulations in the Marmara Sea make it particularly susceptible to these hazards.
Seismic Monitoring Networks and Early Warning Systems
To enhance earthquake monitoring, multiple seismic networks have been deployed:
-
Princes' Islands Seismic Network (PIRES) and temporary ocean-bottom seismometers (Bulut et al., 2009; Bohnhoff et al., 2017; MOIST, 2025).
-
Geophysical Observatory at the North Anatolian Fault (GONAF), which operates borehole-based stations for high-precision deformation measurements (Bohnhoff et al., 2013).
These networks provide critical data for understanding fault behavior, identifying potential earthquake precursors, and improving early warning systems (Eren, 2025). Integrating land-based and ocean-bottom seismic instruments offers a comprehensive picture of tectonic activity in the Marmara Sea.
Earthquake Hazard Assessments in the Marmara Region
Probabilistic Seismic Hazard Assessment (PSHA) models for the Marmara region are frequently updated with new data on seismic activity, fault geometry, and ground motion prediction equations (Yalçıner et al., 2016; Parsons, 2004; Kalkan et al., 2009; Petersen et al., 2008).
-
These models are essential tools for estimating the potential intensity of ground motion and guiding building code regulations and urban planning strategies (TBEC, 2018; Turkish Earthquake Code, 2007; TBEC, 2018).
Recent Developments and Improvements
Advancements in earthquake modeling, including time-dependent earthquake probabilities and rupture directivity effects, have significantly improved the accuracy of seismic hazard assessments (Murru et al., 2016; Martínez-Garzón et al., 2024; Parsons, 2004).
These improvements contribute to a better understanding of earthquake risks, supporting safer construction practices and risk mitigation efforts.
Conclusion
The earthquake risk in the Marmara region remains a significant concern, especially for Istanbul. The accuracy of seismic hazard models plays a crucial role in guiding urban planning and disaster preparedness. Strengthening early warning systems and implementing robust building codes are key measures to mitigate the impact of the next major earthquake in the region.
6. Integration of Additional Studies by Öncel and Colleagues
6.1 Impact of Aftershocks on Estimating Earthquake Hazard Parameters
Öncel, A. O., & Alptekin, Ö. (1999)
This study investigates the effects of aftershocks on earthquake hazard assessments, particularly in the North Anatolian Fault Zone (NAFZ) (Öncel & Wilson, 2006; Öncel & Alptekin, 1999; Öncel & Wilson, 2004).
-
Key Finding: Including aftershocks in earthquake catalogs alters the b-value and seismic activity rate, leading to potential inaccuracies in recurrence interval estimations (USGS, 2024).
-
Implication for the Marmara Region: The Marmara region, which experiences significant aftershock sequences following major earthquakes like the 1999 Izmit event, requires careful declustering of earthquake catalogs (Parsons, 2004; Kalkan et al., 2009).
-
Conclusion: Properly accounting for aftershocks is essential for accurate seismic hazard assessments in the Marmara region.
6.2 Spatial Variations in Fractal Properties of Seismic Activity
Öncel, A. O., Main, I., Alptekin, Ö., & Cowie, P. (1996)
This study examines the spatial variations in seismic activity along the Anatolian Fault, focusing on the Marmara region through fractal dimension (Dc) and Gutenberg-Richter b-value analysis (Öncel et al., 1996).
-
Key Finding: The northern end of the North Anatolian Fault, including the Marmara region, has high Dc values (high clustering of seismicity) and low b-values (indicating high stress levels) (Öncel & Wilson, 2006; Öncel et al., 1996).
-
Implication for Earthquake Risk: The complex tectonic structures of the Marmara region lead to intense seismic clustering and high stress accumulation, increasing the likelihood of large earthquakes.
-
Conclusion: These findings highlight the importance of seismic hazard mapping and stress monitoring in the Marmara region.
6.3 Temporal Variations in Fractal Properties of Seismic Activity
Öncel, A. O., Main, I., Alptekin, Ö., & Cowie, P. (1996)
This study investigates the temporal variations in fractal properties of seismic activity along the North Anatolian Fault, covering the eastern Marmara region (Öncel et al., 1996).
-
Key Finding: Large earthquakes are associated with low b-values and high Dc values, indicating high stress conditions and seismic clustering (Öncel et al., 1996).
-
Potential Application: Monitoring temporal changes in these fractal properties may serve as a predictive tool for identifying regions at risk of major seismic events.
-
Conclusion: Incorporating fractal analysis into earthquake monitoring could enhance seismic hazard forecasting.
7. Updated Earthquake Risk and Hazard Assessment: Increasing Threat in the Marmara Sea
The studies conducted by Öncel and colleagues significantly contribute to a deeper understanding of earthquake risk and hazards in the Marmara region. Their findings highlight:
-
The impact of aftershocks on hazard parameter estimation, emphasizing the need for declustered earthquake catalogs for accurate recurrence interval assessments.
-
Spatial and temporal variations in fractal properties, indicating that the Marmara region experiences seismic clustering and high stress accumulation, increasing the likelihood of large-magnitude earthquakes.
-
Temporal changes in seismic fractal properties, suggesting that monitoring b-value and Dc variations could be an effective tool for earthquake prediction.
Conclusion
The integration of these studies into earthquake hazard models enhances our ability to predict and mitigate seismic risks in the Marmara region. Improved seismic hazard assessments and early warning strategies are crucial for protecting Istanbul and surrounding areas from future high-magnitude earthquakes.
8. Conclusion: Earthquake Threat in the Marmara Region and Future Risks
The Marmara region faces an increasing earthquake risk due to the complex tectonic structure of the North Anatolian Fault and the presence of locked fault segments, which significantly heighten the likelihood of a major earthquake in the near future. Moreover, the eastward rupture directivity could result in intensified ground shaking in Istanbul, further escalating the seismic hazard. In addition to direct ground motion risks, secondary hazards such as tsunamis and submarine landslides pose serious threats to coastal areas, amplifying the overall disaster potential in the region.
The studies by Öncel and colleagues provide crucial insights into seismic hazard assessment in the Marmara region by analyzing the impact of aftershocks on hazard estimation and the spatial and temporal variations in fractal seismic properties. Their findings highlight the need for continuous seismic monitoring, strict enforcement of updated building codes, and proactive urban planning to enhance resilience in this densely populated and economically vital area.
Marmara Denizi Bölgesinde
Deprem Riski ve Tehlikesi
1. Yönetici Özeti: Marmara Denizi Bölgesinde Deprem Riski ve Tehlikesi
Marmara Denizi bölgesi, Kuzey Anadolu Fayı (KAF) üzerinde yer alması nedeniyle büyük bir deprem riski taşıyor. Bu rapor, bölgedeki deprem tehlikesini anlamak için yapılan önemli araştırmaları birleştiriyor. Yapılan çalışmalar, GPS gerilme ölçümleri, sismotektonik parametreler ve 1999 İzmit Depremi üzerine yapılan analizleri içeriyor (Öncel & Wilson, 2006; Öncel & Wyss, 2000; Öncel & Wilson, 2004). Bölge, hem sürüklenen (creeping) hem de kilitlenmiş (locked) fay segmentlerinden oluşan karmaşık bir yapıya sahip. Bu, fay hattının farklı bölgelerinde gerilme birikimlerinin değişken olduğunu gösteriyor (Bohnhoff et al., 2017; Öncel & Wilson, 2006).
Araştırmalar, Marmara Denizi'nde büyük bir depremin olma olasılığının yüksek olduğunu ve bunun İstanbul’da ciddi yer hareketlerine yol açabileceğini gösteriyor. Bu, doğuya doğru kırılma yönelimi nedeniyle büyük bir tehlike oluşturuyor (Chen et al., 2025; Martínez-Garzón et al., 2024; Cheng et al., 2025; Chen et al., 2025). Ayrıca, bu bölgedeki depremler tsunami ve heyelan gibi ikinci dereceden tehlikelerle de ilişkilendiriliyor. Bu tür felaketler, özellikle kıyı bölgelerinde büyük hasarlara yol açabilir (Yalçıner et al., 2016; Latcharote et al., 2016; Tufekci et al., 2018; Altınok et al., 2011).
Marmara Denizi bölgesi, yoğun nüfusu ve kritik altyapısıyla dikkat çekiyor. Bu yüzden, bölgedeki deprem riski hakkında derinlemesine bir anlayış geliştirilmesi ve sağlam hazırlık ile azaltma stratejilerinin uygulanması son derece önemlidir (Eren, 2025; Yalçıner et al., 2016; Türkiye Ulusal Deprem Stratejisi ve Eylem Planı, 2025).
2. Giriş: Marmara Denizi’nin Sismotektonik Yapısı
Kuzey Anadolu Fayı (KAF), Türkiye'nin kuzeyinde 1000 km'yi aşkın uzunluğu ile büyük bir jeolojik özelliktir. Bu fay hattı, Anadolu Plakasının Avrasya Plakasına göre batıya hareketini sağlar ve kayma hızları doğuda yaklaşık 20 mm/yıl, batıda ise 25 mm/yıl arasında değişir (Reilinger et al., 2006). Marmara Denizi'ne yaklaştıkça, KAF'ın yapısı daha karmaşık hale gelir ve burada at kuyruğu biçiminde bir fay yapısına dönüşür. Bu yapı, en az iki ana kola ayrılır: güney ve kuzey kolu (Armijo et al., 2005; Reilinger et al., 2006). Kuzey kolu Marmara Denizi boyunca batıya doğru devam ederken, güney kolu güneye doğru uzanır ve giderek daha fazla yayılmacı bir fay ağına dönüşür (Reilinger et al., 2006). Marmara Denizi içindeki ana fay hattı, Ganos Fayı, Merkez Marmara Fayı ve Kuzey Sınır Fayı gibi birkaç segmentten oluşur (Armijo et al., 2005; Reilinger et al., 2006).
Son yüzyıllarda, Kuzey Anadolu Fayı, birkaç büyük büyüklükte (M>7) depremin kaynağı olmuştur (Stein et al., 1997). Bu depremlerden, Marmara Denizi segmentlerinin dışındaki bölgelerde batıya doğru yayılan büyük bir sıralı kırılma, en iyi incelenen olaydır ve en son 1999 yılında İzmit (Mw 7.4) ve Düzce (Mw 7.1) depremleri ile bu hareket gerçekleşmiştir (Parsons et al., 2000). Bu nedenle, Marmara bölgesindeki Kuzey Anadolu Fayı, büyük bir sismik boşluk olarak kabul edilir; yani uzun bir süre boyunca büyük bir kırılma yaşanmamış bir bölge olup, bu yüzden gelecekte 7 büyüklüğünden büyük depremlere yol açma potansiyeline sahiptir (Bohnhoff et al., 2013; Parsons et al., 2000). Bu segmentin son büyük depreminin 1766 yılında yaşandığı bilinmektedir (Ambraseys & Finkel, 1991). Batıya doğru ilerleyen deprem sıralamalarına bakıldığında, Marmara segmentinin sıradaki kırılma noktası olduğu ve son büyük olaydan geçen uzun sürenin büyük miktarda tektonik gerilme biriktirdiği görülmektedir (Bohnhoff et al., 2013; Parsons et al., 2000).
Marmara Denizi içindeki fay sisteminin kesin yaşı hala bilimsel bir tartışma konusudur. Bazı çalışmalar, özellikle kuzey kolunun, yalnızca bir ila üç milyon yıl arasında genç olabileceğini, güney kolunun ise daha eski, yaklaşık beş milyon yıl yaşında olduğunu öne sürmektedir (Okay et al., 2000). Marmara Denizi segmentindeki kayma miktarını ölçen çalışmalar, yaklaşık 4 km'lik nispeten küçük bir yer değiştirme olduğunu göstermektedir. Bu durum, Marmara'daki fayın diğer KAF segmentlerine göre daha yakın zamanda geliştiği anlamına gelebilir (Okay et al., 2000). Marmara'daki fay segmentleri arasındaki yaş farkı ve birikmiş kaymalar, bu segmentlerin şu anki faaliyet seviyelerini ve potansiyel olarak üretebilecekleri depremlerin özelliklerini etkileyebilir.
3. Derinlemesine Yayın Analizi:
3.1 Öncel, A. O., & Wilson, T. (2006). Kuzey Anadolu Fayı Bölgesinde Marmara Denizi’ndeki Deprem Potansiyelinin GPS Deformasyon ve Sismotektonik Parametrelerle Karşılaştırmalı Olarak Değerlendirilmesi
Bu araştırma, Kuzey Anadolu Fayı (KAF) üzerindeki Marmara Denizi bölgesindeki deprem potansiyelini anlamak için, GPS verileri ile çeşitli sismotektonik parametreleri karşılaştırarak yapılan bir çalışmadır (Öncel & Wilson, 2006). Araştırmacılar, 1991 ile 1998 yılları arasında GPS verileri ve deprem katalog verilerini kullanarak, Marmara Denizi bölgesinde sismik faaliyetlerin nasıl değiştiğini incelediler. Çalışma, Marmara Denizi'ni 15 farklı sismik bölgeye ayırarak daha ayrıntılı bir analiz yapmıştır (Öncel & Wilson, 2006).
Araştırmanın önemli bulguları arasında, dilatasyon (gerilme ölçütü) ve Gutenberg-Richter b-değeri arasında pozitif bir ilişki bulunması yer almaktadır. Bu b-değeri, depremlerin büyüklüğü ile sıklığı arasındaki ilişkiyi tanımlar (Öncel & Wilson, 2006). Ayrıca, spatial fractal boyutu D2 ile GPS verileriyle elde edilen maksimum jeodezik ve kayma gerilmeleri arasında negatif bir korelasyon gözlemlenmiştir. Bu, gerilme seviyesi arttıkça, depremlerin yer değiştirdiği bölgelerdeki yoğunluğun arttığını gösteriyor (Öncel & Wilson, 2006). Özellikle, Marmara Denizi’nin Kuzey Sınır Fayı (NBF) civarında, Izmit Depreminin öncesinde GPS verilerinin hafif bir sıkıştırma gerilmesi gösterdiği bir anomalinin olduğu tespit edilmiştir (Öncel & Wilson, 2006). Bu durum, sıkıştırma gerilmesi yaşanan bölgelerin daha büyük depremler için daha yüksek bir olasılıkla fay kırılmalarına yol açabileceğini ortaya koymuştur (Öncel & Wilson, 2006).
Araştırmanın sonuçları, Marmara Denizi'nin doğu kısmı, özellikle İzmit Körfezi bölgesinin büyük büyüklükteki depremler için daha yüksek bir sıklığa sahip olabileceğini göstermektedir. Ayrıca, çalışmada, Marmara Denizi'nde b-değeri ve GPS gerilmesinin sürekli izlenmesinin, İzmit bölgesindeki gelecekteki büyük depremlerin potansiyelini değerlendirmede önemli göstergeler olabileceği vurgulanmıştır. Bunun yanı sıra, Kuzey Sınır Fayı üzerindeki sıkıştırma gerilmesinin, gelecekteki büyük depremler için bir sinyal olarak değerlendirilebileceği ifade edilmiştir (Öncel & Wilson, 2006).
3.2 Öncel, A. O., & Wilson, T. (2004). Batı Türkiye'deki Sismotektonik Değişkenler ve GPS Gerilme Ölçümleri Arasındaki Korelasyon
Bu çalışma, Batı Türkiye'nin tamamını kapsayan bir inceleme yaparak, özellikle Gutenberg-Richter b-değeri ve çoklu fraktal boyutlar gibi sismotektonik değişkenler ile GPS gerilme ölçümleri arasındaki ilişkiyi araştırmayı amaçladı (Öncel & Wilson, 2004). Araştırmacılar, 1991 ile 1998 yılları arasında toplanan sismik verilerle GPS gerilme ölçümlerini birleştirerek, Batı Türkiye'deki çeşitli tektonik bölgeler arasındaki bölgesel korelasyonları analiz ettiler (Öncel & Wilson, 2006). Çalışmanın odak noktalarından biri, b-değeri ile spatial fraktal boyut D2 arasındaki ilişkiydi. Bu ilişki, özellikle 1999 İzmit depremi öncesindeki yedi yıllık dönemdeki korelasyon farklılıklarıyla dikkat çekmiştir (Öncel & Wilson, 2006).
Araştırmanın önemli bulguları, b-değeri ve fraktal boyutlar gibi sismotektonik parametrelerin, Batı Türkiye'deki farklı tektonik bölgelerde GPS gerilmesi ile farklı korelasyon desenleri sergilediğini ortaya koymuştur (Öncel & Wilson, 2006). Bu değişkenlik, yerel tektonik rejimlerin bu ilişkiler üzerinde büyük bir etkisi olduğunu gösteriyor. Özellikle, çalışma, İzmit Depremi’ne giden yıllarda b-değeri ve D2 arasındaki korelasyondaki önemli dalgalanmaları gözlemlemiştir (Öncel & Wilson, 2006).
Çalışmanın sonuçları, Batı Türkiye'deki bölgesel sismik tehlike modellerini geliştirmek ve iyileştirmek için jeodezik veriler ile sismik verilerin entegrasyonunun önemini vurgulamaktadır (Öncel & Wilson, 2006). İzmit Depremi’ne kadar olan dönemde b-D2 ilişkisindeki gözlemlenen zamanla değişen değişikliklerin, büyük depremler için orta vadeli göstergeler olarak kullanılabileceği, bu alandaki araştırmaların daha da derinleştirilmesi gerektiği belirtilmiştir (Öncel & Wilson, 2006).
3.3 Öncel, A. O., & Wyss, M. (2000). 1999 M7.4 İzmit Depreminin Ana Asperiteleri: Depremden Önceki İki Yıldızdaki Mikro-sismik Verilerle Tanımlanması
Bu çalışma, 1999 İzmit depreminin ana asperitelerinin yani güçlü alanlarının, Marmara Denizi bölgesindeki mikro-sismik veriler kullanılarak tanımlanmasına odaklanmıştır. Araştırma, İzmit depreminden önceki 20 yıl boyunca bu bölgedeki mikro-sismik aktivitelerin spesifik dağılımını inceledi (Öncel & Wyss, 2000). Araştırmacılar, İstanbul Üniversitesi’nden alınan ve 1983 ile 1999 yılları arasında kaydedilen 2.9 büyüklüğündeki veya daha büyük depremleri içeren bir deküsterize edilmiş deprem kataloğu kullanmıştır (Öncel & Wyss, 2000).
Çalışma, potansiyel asperiteleri haritalamak için, yerel yinelenme zamanını (TL) haritalama tekniğini kullanmıştır. Bu hesaplamalar, a ve b-değerleri temelinde yapılan frekans-büyüklük ilişkisi üzerinden yapılmış ve harita üzerinde 5 km aralıklarla bir grid üzerinde belirli noktalarda yapılmıştır (Öncel & Wyss, 2000). En kısa yinelenme sürelerine sahip alanlar, yani daha büyük mikro-depremlerin anormal derecede yüksek oranla meydana geldiği yerler, ana asperitelerin konumlarını gösteriyor olarak yorumlanmıştır (Öncel & Wyss, 2000).
Araştırmanın bulguları, Marmara bölgesinde dört farklı kısa TL anomalisini ortaya koymuştur (Öncel & Wyss, 2000). Bunlardan ikisi, 40.75°/28.8° ve 40.7°/29.8° koordinatlarında, İzmit depreminin batı ucu ile epicenterine yakın bölgelerde yer almaktadır (Öncel & Wyss, 2000). Bu mekansal korelasyon, depremin bir asperitenin kenarında başladığını ve başka bir asperitede sona erdiğini düşündürmektedir (Öncel & Wyss, 2000).
Çalışma, İzmit depremi kırılmasının gerçekleştiği ana asperiteyi ve kırılmanın ilerlemediği noktayı, önceden yapılan mikro-sismik ölçümlerle tanımlamanın mümkün olduğunu vurgulamıştır. Bu bölgeler, daha büyük mikro-depremlerin daha fazla gerçekleştiği ve dolayısıyla daha kısa yerel yinelenme süreleri gösteren alanlar olarak belirlenmiştir (Öncel & Wyss, 2000). Araştırmacılar, yerel yinelenme zamanının haritalanmasının, gelecekteki büyük deprem kırılmalarını başlatabilecek veya durdurabilecek fay segmentlerini tanımlamada değerli bir yöntem olabileceğini önermiştir (Öncel & Wyss, 2000).
4. Bulguların Sentezi ve Deprem Riski Değerlendirmesi İçin Çıkarımlar
Öncel ve Wilson (2006, 2004) ile Öncel ve Wyss (2000) tarafından yapılan araştırmalar, Marmara Denizi'ndeki deprem riski ve tehlikesinin karmaşık yapısını anlamamıza yardımcı olacak önemli bilgiler sunmaktadır. Öncel ve Wilson'ın çalışmalarında, Marmara Denizi'ndeki NAFZ (Kuzey Anadolu Fay Zonu) boyunca devam eden tektonik deformasyonu ölçmek için kullanılan GPS strain ölçümlerinin büyük rolü vurgulanmaktadır (Öncel & Wilson, 2006). Bu ölçümler, yer kabuğunda nerede gerilim biriktiğini anlamamıza yardımcı olur. Bu da gelecekteki deprem aktivitelerinin olası yerlerini belirlemek için kritik bir bilgi sağlar. Örneğin, 2006 yılındaki çalışmada, Kuzey Sınır Fayı üzerindeki kompresif gerilim belirlenmiştir. Bu, gerilimin yüksek birikim gösterdiği bir alanı işaret eder ve bu durum, gelecekteki bir fay kırılmasının olasılığını artırabilir. Bu nedenle, Marmara bölgesindeki sürekli GPS izleme, bu ince ama önemli gerilim değişimlerini takip etmek için oldukça önemlidir. Bu izleme, olası bir deprem hakkında erken uyarılar sağlayabilir.
Seismotektonik parametreler, bu yayınlarda analiz edilen Gutenberg-Richter b-değeri ve fraktal boyutlar gibi, bölgedeki deprem olaylarının doğasına dair değerli bilgiler sunmaktadır (Öncel & Wilson, 2006). B-değeri, küçük ve büyük depremlerin oranını tanımlar. Fraktal boyutlar ise, depremlerin uzamsal ve zamansal kümelenmesini karakterize eder. Bu parametreler, gerilim rejimindeki değişiklikleri ve fay bölgesinin yapısal özelliklerini yansıtabilir. 2006 yılındaki çalışmada b-değeri ile dilatasyon arasında pozitif bir korelasyon gözlemlenmiş, bu da gerilmenin küçük depremlerin sıklığıyla ilişkilendirilebileceğini gösteriyor. Aynı şekilde, fraktal boyut ile strain (gerilim) arasındaki negatif korelasyon, daha yüksek gerilim seviyelerinin mikro-sismik aktivitenin daha düzenli bir desen izlediğini gösterebilir. Bu parametrelerin, özellikle jeodezik verilerle birlikte izlenmesi, Marmara bölgesindeki deprem döngüsü hakkında daha derin bir anlayış kazanmamıza ve sismik tehlike değerlendirmelerinin daha hassas hale gelmesine yardımcı olabilir.
Öncel ve Wyss (2000)'in çalışması, asperiteler kavramını tanıtmaktadır. Asperiteler, fay üzerinde güçlü, kilitli alanlardır ve deprem kırılmasını kontrol etmede önemli bir rol oynarlar (Öncel & Wyss, 2000). Bu çalışmada, mikro-depremlerin kısa yinelenme süreleri gösterdiği alanların, 1999 İzmit depreminin kırılma noktalarıyla örtüştüğü görülmüştür. Bu, asperitelerin deprem sürecindeki önemini vurgulamaktadır. Marmara Denizi'ndeki farklı fay segmentleri üzerindeki asperitelerin dağılımını ve özelliklerini anlamak, gelecekteki deprem senaryolarını daha doğru bir şekilde geliştirebilmek için kritik öneme sahiptir. Gelecekteki araştırmalar, mikro-sismik veriler ve diğer jeofiziksel teknikler kullanarak bu asperiteleri daha ayrıntılı bir şekilde haritalamalı ve tanımlamalıdır.
Toparlamak gerekirse, bu üç çalışma, Marmara Denizi'ndeki deprem riski hakkında kapsamlı ve çok yönlü bir bakış açısı sunmaktadır. 1999 İzmit depremi, bu çalışmalar için kritik bir referans noktası olmuştur. Öncel ve Wilson'ın araştırmaları, İzmit olayını uzun vadeli gerilim birikimi ve seismotektonik davranış bağlamında incelerken, Öncel ve Wyss'ın çalışması, İzmit kırılmasını, önceden var olan mikro-sismiklik desenleriyle ilişkilendirerek incelemiştir. Bu bölgedeki deprem riskini değerlendirmek için daha kapsamlı bir yaklaşım gereklidir. Bu yaklaşım, jeodezik ölçümler, seismolojik analizler ve fay mekaniği çalışmalarının birleştirilmesiyle, sismik tehlikenin katkı sağlayan karmaşık faktörlerini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.
Marmara Denizi'nde Deprem Riski ve Tehditlere Genel Bir Bakış
Marmara Denizi'ndeki Kuzey Anadolu Fayı (NAFZ) segmenti, büyük bir deprem boşluğu olarak bilinir. 20. yüzyılda batıya doğru ilerleyen büyük depremler zincirinde, bu fayın bu bölümü kırılmamıştır (Armijo et al., 2005; Bohnhoff et al., 2013; Parsons et al., 2000; Stein et al., 1997; Reilinger et al., 2006; USGS, 2006). Bu boşluk, Marmara Denizi'ni, 1999 İzmit depreminden doğuya ve 1912 Ganos depreminden batıya doğru uzanan kırılma bölgeleri arasında yer alır (Bohnhoff et al., 2017). Özellikle İstanbul'un hemen güneyinde ve Prens Adaları segmenti çevresinde, fayda herhangi bir "kıvılcım" (fault creep) belirtisi yoktur ve bu bölge "kilitli" olarak kabul edilir, yani aktif olarak tektonik gerilim biriktirmektedir (Armijo et al., 2005; Bohnhoff et al., 2013; Bohnhoff et al., 2017; Lange et al., 2019; Yamamoto et al., 2019; Öncel & Wilson, 2006; USGS, 2006).
Farklı Fay Davranışları ve Deprem Riski
Marmara segmentinin batı kısmında ise, daha yüzeysel ve sürekli bir "kıvılcım" gözlemlenmektedir. Bu bölge, fayın yavaş ve düzenli bir şekilde kaydığı bir alandır (Bohnhoff et al., 2017; Yamamoto et al., 2019). Marmara Denizi'nin altındaki orta segment ise, doğuya doğru kilitli ve batıya doğru kayıyor gibi bir davranış sergileyebilir (Lange et al., 2019). Fay davranışındaki bu çeşitlilik, segment boyunca farklı sürtünme özellikleri ve gerilim birikim oranları olduğunu gösterir. Bu da gelecekteki büyük bir depremin özelliklerini etkileyecektir. İstanbul’a yakın olan kilitli doğu segmenti, özellikle büyük bir endişe kaynağıdır.
Yüksek Deprem Olasılığı ve Acil Hazırlık Gerekliliği
Birçok bilimsel çalışma, Marmara Denizi'nde, İstanbul'un yaklaşık 20 km güneyindeki fay segmentlerinde büyük bir depremin olasılığının yüksek olduğunu, bu depremin büyüklüğünün 7.4’e kadar çıkabileceğini göstermektedir (Bohnhoff et al., 2013; Lange et al., 2019; Parsons, 2004; Murru et al., 2016; Öncel & Wilson, 2006; USGS, 2006). Zaman bağımlı yöntemler kullanarak yapılan hesaplamalar, Marmara Denizi'nde önümüzdeki 30 yıl içinde 7.0 büyüklüğünde bir depremin olasılığının %40-47 civarında olduğunu göstermektedir (Parsons, 2004; Murru et al., 2016; Öncel & Wilson, 2006; Parsons et al., 2000; Hubert-Ferrari et al., 2000). Çeşitli bağımsız çalışmaların bu yüksek olasılık tahminleri, bölgedeki hazırlık çabalarının aciliyetini vurgulamaktadır. Depremin tam zamanlaması belirsiz olsa da, bilimsel konsensüs, önümüzdeki on yıllarda büyük bir deprem riski olduğunu belirtmektedir.
Büyük Depremin Potansiyel Büyüklüğü
Marmara Denizi'nde beklenen bir sonraki büyük depremin büyüklüğünün genellikle Mw 7.1 ile 7.4 arasında olacağı tahmin edilmektedir (Bohnhoff et al., 2017; Lange et al., 2019; Parsons, 2004; Murru et al., 2016; Öncel & Wilson, 2006; USGS, 2006). Ancak, birden fazla fay segmentini kapsayan daha geniş bir kırılma olasılığı da göz ardı edilemez ve bu, Mw 8.0'a kadar büyüklükte depremlerle sonuçlanabilir (Murru et al., 2016). Çok segmentli bir kırılma olasılığı, daha geniş bir yer hareketi ve hasar senaryolarını dikkate alan güçlü bir planlamanın gerekliliğini vurgulamaktadır.
Marmara'da Bir Deprem Kaynağı Olarak Kuzey Dalı
Marmara Denizi'nde Kuzey Anadolu Fayı'nın kuzey kolu, özellikle Prens Adaları Fayı (PIF) ve Merkez Marmara Fayı (CMF), bir sonraki büyük depremin kaynağı olarak en olası yerler arasında kabul edilmektedir (Yalçıner et al., 2016; Armijo et al., 2005). Özellikle Prens Adaları segmenti, aktif olarak gerilim biriktiriyor ve 1766'dan bu yana büyük bir kırılma yaşanmamış olduğundan, bir sonraki büyük olay için ana adaylardan biridir (Yalçıner et al., 2016; Armijo et al., 2005). NAFZ üzerindeki kayma ayrımı çalışmaları, kuzey kolunun fayın genel hareketinin daha yüksek bir oranını barındırdığını ve büyük depremler için daha kısa tekrarlama aralıkları gösterdiğini ortaya koymaktadır, bu da diğer kollara göre daha büyük bir deprem tehlikesi oluşturduğunu göstermektedir (Okur et al., 2024; Armijo et al., 2005).
Marmara Denizi'ndeki Deprem Riski ve Tehlikeler: İstanbul'un Tehlikesi Artıyor
Son yapılan araştırmalar, Ana Marmara Fay hattı boyunca orta büyüklükteki depremlerin kırılma yönünün genellikle doğuya doğru olduğunu ortaya koydu. Bu da seizmik enerjinin büyük bir kısmının İstanbul'a doğru yönleneceği anlamına geliyor (Cheng et al., 2025; Martínez-Garzón et al., 2024; Chen et al., 2025). Yani, eğer büyük bir deprem İstanbul’un batısında başlarsa, yer hareketleri İstanbul'da daha şiddetli olabilecek ve daha fazla hasara yol açabilecektir (Cheng et al., 2025; Chen et al., 2025). Bu önemli faktör, deprem risk değerlendirmeleri ve İstanbul’un kentsel planlamasında kritik bir rol oynamaktadır.
İstanbul'u Tehdit Eden İkinci Dereceden Tehlikeler: Tsunami ve Denizaltı Heyelanları
Marmara Denizi'ndeki depremler, yer hareketlerinin doğrudan etkisinin yanı sıra, tsunami ve denizaltı heyelanları gibi ikinci dereceden tehlikeler de taşıyor. Bu tehlikeler, özellikle İstanbul'un kıyı bölgeleri için büyük tehditler oluşturuyor (Yalçıner et al., 2016; Latcharote et al., 2016; Tufekci et al., 2018; Altınok et al., 2011; Gürer et al., 2006; Okay et al., 2000). Özellikle, denizaltı heyelanları, güçlü sismik sarsıntılarla tetiklenebilecek ve normal fay kırılmalarına göre çok daha büyük tsunami dalgaları oluşturabilecek potansiyele sahiptir (Latcharote et al., 2016; Tufekci et al., 2018; Altınok et al., 2011). Marmara Denizi’nin karmaşık alt su topografyası, dik yamaçları ve birikmiş büyük miktarda sediman, bu tür heyelanlar için özellikle hassastır.
Seismik İzleme Ağları ve Erken Uyarı Sistemleri
Marmara bölgesindeki deprem faaliyetlerini daha iyi anlamak amacıyla bir dizi izleme istasyonu kurulmuştur. Bunlar arasında, Prens Adaları'ndaki kalıcı sismik ağ (PIRES) ve okyanus tabanı sismometreleri gibi geçici istasyonlar yer alıyor (Bulut et al., 2009; Bohnhoff et al., 2017; MOIST, 2025). Ayrıca, Kuzey Anadolu Fay'ındaki Jeofizik Gözlemevi (GONAF), geniş bir deformasyon sürecini yüksek doğrulukla kaydeden kuyu tabanlı istasyonlar işletmektedir (Bohnhoff et al., 2013). Bu ağlardan toplanan veriler, fay davranışlarını tanımlamak, olası deprem öncü işaretlerini belirlemek ve daha etkili erken uyarı sistemleri geliştirmek için büyük önem taşımaktadır (Eren, 2025). Hem kara tabanlı hem de deniz tabanı sismik cihazlarının entegrasyonu, Marmara Denizi'nin altındaki tektonik faaliyetler hakkında daha kapsamlı ve ayrıntılı bir resim çizmeye olanak sağlamaktadır.
Sonuç olarak, Marmara Denizi'ndeki deprem riski ve potansiyel tehditler, İstanbul gibi büyük şehirler için ciddi bir tehlike oluşturmaktadır. Bu nedenle, hazırlık ve erken uyarı sistemlerinin güçlendirilmesi oldukça kritik bir ihtiyaçtır.
Marmara bölgesindeki Probabilistik Deprem Tehlike Değerlendirmesi (PSHA) modelleri, son bulguları dikkate alarak sürekli olarak güncelleniyor. Bu bulgular arasında sismik aktivite, fay geometrisi ve zemin hareketi tahmin denklemleri yer alıyor (Yalçıner et al., 2016; Parsons, 2004; Kalkan et al., 2009; Petersen et al., 2008). Bu modeller, bölgedeki farklı olasılıklarla yer hareketinin ne kadar güçlü olabileceğini tahmin etmek için kritik araçlardır ve bina yönetmelikleri ile kentsel planlama stratejilerinin geliştirilmesinde doğrudan kullanılır (TBEC, 2018; Türk Deprem Yönetmeliği, 2007; TBEC, 2018).
Yeni Gelişmeler ve İyileştirmeler
Son zamanlarda, bu modellerin içerdiği zaman bağımlı deprem olasılıkları ve kırılma yönelimlerinin etkisi gibi faktörlerle yapılan iyileştirmeler, tehlike değerlendirmelerinin daha hassas ve muhtemelen daha doğru olmasını sağlıyor (Murru et al., 2016; Martínez-Garzón et al., 2024; Parsons, 2004). Bu gelişmeler, deprem risklerinin daha iyi anlaşılmasına ve daha güvenli inşaat yöntemlerinin uygulanmasına yardımcı olmaktadır.
Sonuç Olarak, Marmara bölgesinde deprem riski ve bununla mücadele için geliştirilmiş olan modeller, bölgedeki deprem tehlikesini anlamada büyük önem taşımaktadır. Bu modellerin doğruluğu, inşa edilen yapıları ve kentsel planlamayı etkileyerek, daha güvenli bir yaşam alanı oluşturulmasına katkı sağlar.
6. Öncel ve Arkadaşlarının Ekstra Yayınlarının Entegrasyonu:
6.1 Öncel, A. O., & Alptekin, Ö. (1999). Artçı Sarsıntıların Deprem Tehlike Parametrelerinin Tahminine Etkisi: Kuzey Anadolu Fay Hattı'ndan Bir Örnek
Bu çalışma, artçı sarsıntıların deprem kataloglarına dahil edilmesinin, deprem tehlike parametrelerinin tahminini nasıl etkilediğini araştırdı (Öncel & Wilson, 2006; Öncel & Alptekin, 1999; Öncel & Wilson, 2004). Çalışma, Kuzey Anadolu Fay Hattı üzerinde yoğunlaşmış olsa da, bulguları Marmara bölgesine de uygulanabilir. Marmara, 1999 İzmit depremi gibi büyük depremler sonrasında önemli artçı sarsıntı dizileri yaşar (USGS, 24). Araştırma, artçı sarsıntıların dahil edilmesinin, b-değeri ve sismik aktivite oranını değiştirebileceğini ve bu durumun, gelecekteki depremlerin geri dönüş sürelerini tahmin etmede yanlışlıklara yol açabileceğini gösterdi (Öncel & Wilson, 2006; Öncel & Alptekin, 1999; Öncel & Wilson, 2004).
Bu durum, Marmara bölgesinde güvenilir sismik tehlike değerlendirmeleri yapmak için cluster'lanmamış deprem kataloglarının kullanılmasının önemini vurgulamaktadır (Parsons, 2004; Kalkan et al., 2009). Artçı sarsıntıların doğru şekilde değerlendirilmesi, deprem riski ile ilgili tahminlerin doğruluğunu artırmak adına kritik bir faktördür.
Bu yayın, Anadolu Fay Hattı boyunca, özellikle Marmara bölgesinde, depremlerin mekansal varyasyonlarını inceledi. Araştırma, deprem odaklarının fraktal boyutunu (Dc) ve Gutenberg-Richter b-değerini analiz ederek bu varyasyonları anlamaya çalıştı (Öncel & Wilson, 2006; Öncel et al., 1996). Çalışma, Kuzey Anadolu Fay Hattı'nın kuzey ucunun, yani Marmara bölgesinin, yüksek bir korelasyon boyutu (Dc) ve düşük bir b-değeri ile ilişkili olduğunu buldu (Öncel & Wilson, 2006; Öncel et al., 1996). Düşük bir b-değeri, daha yüksek stres seviyelerini gösterirken, yüksek bir fraktal boyut ise depremlerin daha fazla kümelendiğini ve sıkıştığını ifade eder.
Bu sonuç, Marmara bölgesindeki karmaşık tektonik yapıların, daha yoğun bir sismik faaliyet kümelenmesine ve potansiyel olarak daha fazla stres birikimine yol açabileceğini gösteriyor (Öncel et al., 1996). Bu tür tespitler, deprem riski ve sismik aktivite ile ilgili daha doğru tahminler yapabilmek için büyük önem taşıyor.
Bu çalışma, Kuzey Anadolu Fay Hattı’nın, Marmara bölgesinin doğu kısmını kapsayan bölümünde, sismik faaliyetlerin zamanla değişen fraktal özelliklerini inceledi. Araştırma, özellikle b-değeri ve korelasyon boyutunun (Dc) zaman içindeki dalgalanmalarını analiz etti (Öncel & Wilson, 2006; Öncel et al., 1996). Çalışmanın bulguları, b-değeri ve Dc değerlerinde zamanla değişimler olduğunu ve büyük depremlerin düşük b-değeri ve yüksek Dc değerleriyle ilişkilendirildiğini ortaya koydu (Öncel et al., 1996).
Bu, fraktal özelliklerin zaman içinde izlenmesinin, Marmara bölgesindeki sismik tehlikenin gelişimini daha iyi anlamamıza yardımcı olabileceğini gösteriyor. Yani, bu özelliklerin izlenmesi, gelecekteki büyük depremleri tahmin etmek için önemli bir gösterge olabilir (Öncel et al., 1996).
7. Güncellenmiş Deprem Risk ve Tehlike Değerlendirmesi: Marmara Denizi’nde Deprem Riskinin Artan Önemi
Öncel ve çalışma arkadaşlarının ek yayınlarının bulguları, Marmara Denizi’nde deprem riski ve tehlikesi konusunda daha derinlemesine bir anlayış geliştirmemize yardımcı olmaktadır. Araştırmalar, artçı depremlerin tehlike parametrelerinin tahminine etkisini göz önünde bulundurmanın önemini vurgulamaktadır. Ayrıca, Kuzey Anadolu Fay Hattı boyunca sismik faaliyetin uzaysal ve zamanla değişen fraktal özelliklerinde önemli varyasyonlar bulunduğunu göstermektedir. Bu değişikliklerin, Marmara bölgesinde büyük olasılıkla kümeleşmiş sismik faaliyet ve daha yüksek stres seviyeleri nedeniyle büyük büyüklükteki depremleri tetikleyebileceği anlamına gelmektedir.
Zamanla değişen fraktal özellikler, bu parametrelerin stres koşullarındaki değişiklikleri ve sismik aktivite desenlerini yansıtabileceğini göstermektedir. Bu durum, Marmara bölgesindeki depremsellik konusunda daha gelişmiş tahminler yapılmasını sağlayabilir.
Marmara bölgesindeki deprem riski, bölgenin Kuzey Anadolu Fay Hattı üzerindeki karmaşık tektonik yapısı ve kapanmış fay segmentleri nedeniyle giderek daha büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Bu yapılar, büyük bir depremin yakın gelecekte olma olasılığını artırmaktadır. Ayrıca, doğuya doğru fay kırılmasının İstanbul’daki yer sarsıntılarını şiddetli bir şekilde artırabilmesi ve tsunami ve deniz altı heyelanları gibi ikincil tehlikelerin riski de, bu bölgedeki deprem tehlikesinin boyutlarını büyütmektedir.
Öncel ve çalışma arkadaşlarının araştırmaları, artçı depremlerin tehlike tahminine etkisi ve sismik faaliyetin uzaysal ve zamanla değişen fraktal özellikleri hakkında değerli bilgiler sunarak Marmara bölgesindeki deprem süreçlerine dair daha ince bir anlayış geliştirilmesine katkı sağlamaktadır. Sürekli izleme, güncellenmiş inşaat yönetmeliklerinin titizlikle uygulanması ve proaktif kentsel planlama, bu yoğun nüfuslu ve ekonomik açıdan kritik bölgenin direncini artırmak için hayati öneme sahiptir.
Selected References
Altınok, Y., Ersoy, Ş., Alpar, B., Özer, N. F., & Yaltırak, C. (2011). Historical tsunamis in the Sea of Marmara. In Tsunamis (pp. 173–191). IntechOpen.
Ambraseys, N. N., & Finkel, C. F. (1991). The seismicity of Turkey and adjacent areas: A historical review, 1500–1900. Earthquake Engineering & Structural Dynamics, 20(1), 1–33.
Armijo, R., Meyer, B., Navarro, S., King, G., & Barka, A. (2002). Asymmetric slip and rotation of the North Anatolian Fault near Istanbul: A kinematic link between earthquakes on land and seismic gaps at sea. Marine Geology, 190(1–2), 137–160.
Armijo, R., Yaltırak, C., Meyer, B., Alpar, B., Cakir, Z., Hergert, T., … Pondard, N. (2005). Submarine fault scarps in the Sea of Marmara pull-apart (North Anatolian Fault): Implications for seismic hazard in Istanbul. Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 6(6).
Barka, A. A., & Kadinsky-Cade, K. (1988). Strike-slip fault geometry and kinematics in northwestern Turkey. Tectonics, 7(3), 663–684.
Becker, J., Bohnhoff, M., Wollin, C., Domigall, D., Küperkoch, L., Martínez-Garzón, P., … Malin, P. E. (2023a). Repeating Marmara Sea earthquakes: Indication for fault creep. Geophysical Journal International, 210(1), 332–339.
Bohnhoff, M., Bulut, F., Aktar, M., & Kartal, R. F. (2013). Locked and creeping sections of the North Anatolian Fault offshore Istanbul. Nature Communications, 4(1), 1–7.
Bohnhoff, M., Wollin, C., Domigall, D., Küperkoch, L., Martínez-Garzón, P., Kwiatek, G., & Dresen, G. (2017). Repeating Marmara Sea earthquakes: Indication for fault creep. Geophysical Journal International, 210(1), 332–339.
Bruneau, M. (2002). Building damage from the Marmara, Turkey earthquake of August 17, 1999. Journal of Seismology, 6(3), 357–377.
Bulut, F., Bohnhoff, M., Ellsworth, W. L., Aktar, M., & Dresen, G. (2009). Microseismicity at the North Anatolian Fault in the Sea of Marmara offshore Istanbul, NW Turkey. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 114(B4). https://doi.org/10.1029/2008JB006244
Chen, X., Martínez-Garzón, P., Kwiatek, G., Ben-Zion, Y., Bohnhoff, M., & Cotton, F. (2025). Rupture directivity of moderate earthquakes along the main Marmara fault suggests larger ground motion toward Istanbul. Geophysical Research Letters, 52(2), e2024GL111460. https://doi.org/10.1029/2024GL111460
Cheng, X., Martínez-Garzón, P., Kwiatek, G., Ben-Zion, Y., Bohnhoff, M., & Cotton, F. (2025). Rupture directivity of moderate earthquakes along the main Marmara fault suggests larger ground motion toward Istanbul. Geophysical Research Letters, 52(2), e2024GL111460. https://doi.org/10.1029/2024GL111460
Durand, S., Marsan, D., Bouchon, M., Karabulut, H., Mériaux, A. S., & Vallée, M. (2020). The Mw 5.8, September 26, 2019, Marmara Sea earthquake: Rupture of a creeping segment boundary. Geophysical Research Letters, 47(11), e2020GL087732.
Eren, M. (2025). Development of earthquake early warning systems in Marmara region: A hybrid model utilizing mosque loudspeakers. International Journal of Environment and Geoinformatics, 12(1), 61–71. https://doi.org/10.26650/ijegeo.1639063
Ergintav, S., Oncel, A. O., Hearn, E. H., McClusky, S., Floyd, M., Reilinger, R., … Dogan, U. (2014). GPS constraints on interseismic deformation of the North Anatolian Fault Zone in the Marmara region, NW Turkey. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 119(10), 7884–7903.
Gürer, Ö. F., Yaltırak, C., & Taktak, A. G. (2006). Active faults and evolving strike-slip basins in the Marmara Sea, Northwest Turkey: A multichannel seismic reflection study. Tectonophysics, 426(1–4), 215–231.
Hubert-Ferrari, A., Barka, A., Jacques, E., Thomas, P., Tchelidze, G., Akyüz, H. S., … Meyer, B. (2000). Seismic hazard in the Marmara Sea region following the 1999 Izmit and Düzce earthquakes. Nature, 407(6802), 387–390.
Kagan, Y. Y., & Knopoff, L. (1980). Spatial distribution of earthquakes: The two-point correlation function. Geophysical Journal International, 62(2), 303–320.
Kalkan, E., & Gülkan, P. (2023). Assessing seismic risk in the built environment of Istanbul: High-resolution hazard mapping and ground motion analysis in the Sea of Marmara region. Building Engineering, 1(1), 40–43.
Lange, D., Béjar-Pizarro, M., Landgraf, A., Walter, T. R., Cesca, S., & Bohnhoff, M. (2019). Slow slip transients along the Cinarcik fault, eastern Marmara Sea, detected by a dense strainmeter network. Geophysical Research Letters, 46(17), 10174–10183.
Latcharote, P., Panon, L., Suppasri, A., Imamura, F., Aytore, B., & Yalçıner, A. C. (2016). Possible worst-case tsunami scenarios around the Marmara Sea from combined earthquake and landslide sources. Natural Hazards and Earth System Sciences, 16(12), 2625–2643.
Le Pichon, X., Şengör, A. M. C., Demirbağ, E., İmren, C., Armijo, R., Gorür, N., … Yaltırak, C. (2001). Active faulting and tectonics of the eastern Sea of Marmara. Marine Geology, 172(1–2), 87–112.
Main, I. G. (1992). Earthquake prediction: Science or speculation? Nature.
Martínez-Garzón, P., Cheng, X., Kwiatek, G., Ben-Zion, Y., Bohnhoff, M., & Cotton, F. (2024). Rupture directivity of moderate earthquakes along the main Marmara fault suggests larger ground motion toward Istanbul. Geophysical Research Letters, 51(24), e2024GL111460.
Murru, M., Colombelli, S., & Parsons, T. (2016). M ≥ 7 earthquake rupture forecast and time-dependent probability for the Sea of Marmara region, Turkey. Geophysical Journal International, 205(2), 1015–1027.
Okay, A. I., Şengör, A. M. C., & Tüysüz, O. (2000). Tectonics of Turkey: A synthesis. C. R. Acad. Sci. Paris, Sciences de la terre et des planètes, 331(9), 587–604.
Okur, Y., Bulut, F., & Garagon, A. (2024). Slip partitioning between subparallel strands of the North Anatolian Fault in the Marmara Region. Geophysical Journal International, 236(1), 349–361.
Öncel, A. O., & Alptekin, Ö. (1999). Effect of aftershocks on earthquake hazard estimation: An example from the North Anatolian Fault Zone. Natural Hazards, 19(1), 1–11.
Öncel, A. O., & Wilson, T. (2000). Space-time correlations of seismotectonic parameters: Examples from Japan and from Turkey preceding the Izmit earthquake. Bulletin of the Seismological Society of America, 92(1), 339–349.
Öncel, A. O., & Wilson, T. (2004). Correlation of seismotectonic variables and GPS strain measurements in western Turkey. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 109(B11).
Öncel, A. O., & Wilson, T. (2006). Evaluation of earthquake potential along the Northern Anatolian Fault Zone in the Marmara Sea using comparisons of GPS strain and seismotectonic parameters. Tectonophysics, 418(3–4), 205–218.
Öncel, A. O., & Wyss, M. (2000). The major asperities of the 1999 Mw = 7.4 Izmit earthquake defined by the microseismicity of the two decades before it. Geophysical Journal International, 143(3), 501–506.
Öncel, A. O., Main, I., Alptekin, Ö., & Cowie, P. (1996a). Spatial variations of the fractal properties of seismicity in the Anatolian Fault Zones. Tectonophysics, 257(1–4), 189–202.
Öncel, A. O., Main, I., Alptekin, Ö., & Cowie, P. (1996b). Temporal variations of the fractal properties of seismicity in the North Anatolian Fault Zone between 31°E and 41°E. Pure and Applied Geophysics, 147(1), 147–159.
Parsons, T. (2004). Recalculated probability of M ≥ 7 earthquakes beneath the Sea of Marmara, Turkey (U.S. Geological Survey Open-File Report 2004-1042).
Parsons, T., Toda, S., Stein, R. S., Barka, A., & Dieterich, J. H. (2000). Heightened odds of large earthquakes near Istanbul: An interaction-based probability calculation. Science, 288(5466), 661–665.
Petersen, M. D., Frankel, A. D., Harmsen, S. C., Mueller, C. S., Haller, K. M., Wheeler, R. L., … Wesson, R. L. (2008). Documentation for the 2008 update of the United States national seismic hazard maps (US Geological Survey Open-File Report, 1128, 1–61).
Pondard, N., Armijo, R., King, G. C. P., Meyer, B., & Flerit, F. (2007). Fault interactions in the Sea of Marmara, Turkey: Coulomb stress changes and implications for future earthquakes. Geophysical Journal International, 169(3), 1227–1246.
Reilinger, R., McClusky, S., Ergintav, S., Lenk, O., Barka, A., Gurkan, O., … Kuleli, S. (2006). GPS constraints on continental deformation in the Africa-Arabia-Eurasia continental collision zone and implications for the dynamics of plate interactions. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 111(B5).
Sato, H., Fehler, M., & Maeda, T. (2012). Seismic wave propagation and scattering in the heterogeneous earth. Springer Science & Business Media.
Scawthorn, C., Johnson, L. A., Bouabid, J., Brankman, P., Huyck, C., Mosalam, K. M., … Youssef, N. F. G. (2000). Kocaeli (Izmit) Turkey earthquake of August 17, 1999: Reconnaissance report. Earthquake Engineering Research Institute.
Şengör, A. M. C. (1979). The North Anatolian Fault: Its age, offset and tectonic significance. Journal of the Geological Society, 136(3), 269–282.
Smith, R. B. (1986). Intraplate extensional tectonics of the western United States. Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences, 317(1537), 107–134.
Stein, R. S., Barka, A. A., & Dieterich, J. H. (1997). Progressive failure on the North Anatolian fault since 1939 by earthquake triggering. Geophysical Journal International, 128(3), 594–604.
Taymaz, T., Eyidoğan, H., & Jackson, J. (1991). Source parameters of large earthquakes in the East Anatolian Fault Zone (Turkey). Geophysical Journal International, 106(3), 501–522.
Taymaz, T., Jackson, J., & McKenzie, D. (2004). Active tectonics of the Marmara Sea region. Geophysical Journal International, 158(3), 941–958.
TBEC. (2018). Turkey Building Earthquake Code. Ministry of Environment and Urbanization.
Tufekci, A., Tufan, Z., & Yalçıner, A. C. (2018). Tsunami vulnerability assessment along the Marmara coast of Istanbul using high-resolution numerical modeling. Natural Hazards, 91(3), 1125–1147.
Turkish Earthquake Regulation. (2007). Specifications for buildings to be built in disaster areas. Ministry of Public Works and Settlement.
USGS. (2009). Reassessment of probabilistic seismic hazard in the Marmara region.
USGS. (2023, March 15). M 7.8 - 37 km NNE of Gaziantep, Turkey. https://www.usgs.gov/earthquakes/eventpage/us6000j0jg/executive
Yamamoto, Y., Furuya, M., Tsutsumi, H., Sieh, K., Hikima, K., Yokota, Y., … Sugimura, Y. (2019). Seafloor geodetic constraints on the Marmara Fault offshore Istanbul. Geophysical Research Letters, 46(11), 6049–6058.
Yalçıner, A. C., Pelinovsky, E., Talipova, T., & Kurkin, A. (2016). Tsunami and earthquake hazards in the Black Sea and Marmara Sea. Springer.
No comments:
Post a Comment