KUZEY ANADOLU FAY HATTI MARMARA BÖLÜMÜ İÇİN FAY BAZLI DÜZLEMSEL SİSMİK KAYNAK MODELİ İLE SİSMİK TEHLİKE ANALİZİ

KUZEY ANADOLU FAY HATTI MARMARA BÖLÜMÜ İÇİN FAY BAZLI DÜZLEMSEL SİSMİK KAYNAK MODELİ İLE SİSMİK TEHLİKE ANALİZİ ÖZET: K.B. Soyman 1, B. Güner 2, Z. Gülerce 3 ve N. Kaymakçı 4 1 İnşaat. Müh., Yüksel Proje Uluslararası A.Ş., Ankara 2 İnşaat Müh./Nükleer Güvenlik Denetçisi, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, Ankara 3 Doçent Dr., İnşaat Müh. Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara 4 Prof. Dr., Jeoloji Müh. Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara E posta: bugrasoyman@gmail.com Kuzey Anadolu Fayı nın (KAF) kuzey kolunun 1999 Kocaeli depreminin kırılma bölgesinin batı ucundan itibaren Marmara Denizi nin altında devam etmesi, sismik kaynak modellemesinde kullanılacak fay bölümlerinin lokasyon, devamlılık ve deprem tekrarlanma parametrelerinde belirsizliklere neden olmaktadır. KAF ın Marmara Denizi içerisinde ve etrafında yer alan bölümlerinin sismik kaynak modellemesinin doğru bir biçimde yapılması İstanbul da yapılacak Olasılıksal Sismik Tehlike Analiz leri (OSTA) için büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, belirsizlikler taşıyan fay bölümlerinin beraber ve/veya tek kırılma olasılıkları mantık ağacı çerçevesinde modellenerek düzlemsel faylara dayalı bir sismik kaynak modeli oluşturulmuştur. Geliştirilen sismik kaynak modeli kullanılarak, İstanbul Kaynarca Merkez Pendik Tuzla Tersane ve Çekmeköy- Sancaktepe-Sultanbeyli metro hatlarının uygulamaya esas kesin projelerinde yer alan (yaklaşık) istasyon lokasyonlarında OSTA yapılmış ve istasyon kotu altında (mühendislik ana kayası koşullarında) maksimum yer ivmesi için sismik tehlike eğrileri elde edilmiştir. Bu sismik tehlike eğrilerindeki en büyük yer ivmesi değerleri 475-yıllık geri dönüş periyodu için 0.24g ile 0.38g arasında değişmektedir, ancak 2475-yıllık geri dönüş periyodu için 0.55g mertebesine ulaşmaktadır. ANAHTAR KELİMELER: Kuzey Anadolu Fay (KAF) Hattı, olasılıksal sismik tehlike analizi, fay karakteristiği, deprem büyüklüğü tekrarlanma modeli, mantık ağacı, tasarım yer hareketi. DEVELOPED PLANAR SEISMIC SOURCE MODEL FOR MARMARA REGION OF NORTH ANATOLIAN FAULT ZONE ABSTRACT: K.B. Soyman 1, B. Güner 2, Z. Gülerce 3 ve N. Kaymakçı 4 1 İnşaat. Müh., Yüksel Proje Uluslararası A.Ş., Ankara 2 İnşaat Müh./Nükleer Güvenlik Denetçisi, Türkiye Atom Enerjisi Kurumu, Ankara 3 Doçent Dr., İnşaat Müh. Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara 4 Prof. Dr., Jeoloji Müh. Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara E posta: bugrasoyman@gmail.com Eastern and central segments of NAFZ were ruptured progressively by large and destructive earthquakes in between 1939-1999. From the west of the 1999 Kocaeli Earthquake rupture zone, the northern strand of NAFZ is submerged beneath the Marmara Sea, bringing in major uncertainties related to fault s geometry, segmentation model and earthquake recurrence parameters. Building a proper seismic source characterization model for the segments of the NAF beneath Marmara Sea that takes these uncertainties into account have great importance in

the Probabilistic Seismic Hazard Analysis (PSHA) results for Istanbul. The objective of this study is to build a seismic source characterization model for Istanbul by considering the uncertainties related to fault segments and rupture models. Previous PSHA studies in Marmara Sea Region are evaluated and compared for this purpose. The planar fault geometry is preferred and 4 main segments (length, depth and segmentation points) are defined with the help of available fault maps. The composite magnitude distribution model (Youngs and Coppersmith, 1985) is applied to accurately define the characteristic behavior of NAF. Fault segments, rupture sources, rupture scenarios and fault-rupture model are defined using WGCEP-2003 terminology and multi-segment rupture scenarios are considered systematically. The events in the instrumental earthquake catalog (KOERI, 2011) are combines with the defined seismic sources and the rupture scenario weights are determined by balancing the accumulated and released seismic energy. The uncertainties of the described model parameters (e.g. annual slip rate, fault depth, characteristic earthquake magnitude, b-value, and scenario weights) are combined by the logic tree method. KEYWORDS: North Anatolian Fault Zone, probabilistic seismic hazard analysis, fault characterization, earthquake magnitude recurrence model, logic tree 1. GİRİŞ Kuzey Anadolu Fayı nın (KAF) kuzey kolunun 1999 Kocaeli depreminin kırılma bölgesinin batı ucundan itibaren Marmara Denizi nin altında devam etmesi, sismik kaynak modellemesinde kullanılacak fay bölümlerinin lokasyon, devamlılık ve deprem tekrarlanma parametrelerinde belirsizliklere neden olmaktadır. KAF ın Marmara Denizi içerisinde ve etrafında yer alan bölümlerinin sismik kaynak modellemesinin doğru bir biçimde yapılması İstanbul da yapılacak Olasılıksal Sismik Tehlike Analiz leri (OSTA) için büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmanın amacı, belirsizlikler taşıyan bu unsurları ve fay bölümlerinin beraber ve/veya tek kırılma olasılıklarını mantık ağacı çerçevesinde modelleyerek düzlemsel faylara dayalı bir sismik kaynak modelinin oluşturulmasıdır. Bu çerçevede, dört ana fay bölümü tanımlanmış ve düzlemsel fay geometrisi (uzunluk, derinlik ve segmentasyon noktaları) tektonik veri tabanı yardımıyla belirlenmiştir. Çalışma kapsamında kullanılan tektonik veri tabanının önemli bir kısmı, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü (MTA) tarafından yayınlanan Türkiye Güncellenmiş Aktif Fay Haritaları'ndan (Emre ve diğerleri, 2013) (erişim: http://www.mta.gov.tr/v3.0/hizmetler/yenilenmis-diri-fay-haritalari) kullanılarak oluşturulmuştur. Türkiye Güncellenmiş Aktif Fay Haritalarından 1 / 250.000 ölçekli Çanakkale (NK 35-10b), Bandırma (NK 35-11b), Bursa (NK 35-12), Adapazarı (NK 36-13), Bolu (NK 36-14) ve İstanbul (NK 35-9) paftaları bu amaçla dijital hale getirilerek coğrafi bilgi sistemine (CBS) aktarılmıştır. Sismolojik veri tabanı, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü tarafından yayınlanan Bütünleştirilmiş Homojen Türk Deprem Kataloğu'ndan alınmıştır (Kalafat et al., 2011). Bu veri tabanlarında ve mevcut bilimsel literatürde bulunan aktif faylar ve fay sistemleri ile ilgili sismotektonik bilgiler, Gülerce ve Ocak (2013) ve Murru ve diğ. (2016) tarafından önerilen düzlemsel faylara dayalı sismik kaynak modelleri ile birlikte kırılma sistemlerini belirlemek amacıyla kullanılmıştır. Fay segmentleri, kırılma kaynakları, kırılma senaryoları ve fay kırılma modelleri, California Deprem Olasılıkları Çalışma Grubu (WGCEP-2003) raporunda verilen terminoloji kullanılarak tespit edilmiş ve çok bölümlü kırılma senaryoları sistematik bir yaklaşımla ele alınmıştır. Kırılma senaryoları için mantık ağacına dahil edilen ağırlıklar, sismolojik veri tabanındaki bu kırılma sistemi ile eşleştirilen depremler ve jeolojik faktörler (örneğin kırılma boyutları ve yıllık kayma oranı) yardımıyla sismik enerjinin dengelenmesi yöntemin kullanılarak belirlemiştir. Makalenin bir sonraki bölümü, uygulanan prosedürü detaylı olarak özetlemektedir. Geliştirilen düzlemsel faylara dayalı sismik kaynak modeli kullanılarak, İstanbul da inşası planlanan metro hatlarının (yaklaşık) istasyon lokasyonlarında OSTA yapılmıştır. Çekmeköy Sancaktepe Sultanbeyli Merkez Metro Projesi (CSS) ve Kaynarca Merkez Pendik Tuzla Tersane Metro Hattı (KPT) uygulamaya esas kesin projesi için hazırlanan geoteknik etüt raporları, istasyonların lokasyonları, mimari ve statik projelerin detayları Yüksel Proje A.Ş. tarafından hazırlanan raporlarda mevcuttur. Bu bilgiler kullanılarak istasyonların altındaki sadeleştirilmiş zemin profilleri hazırlanmış ve istasyon kotu altında (mühendislik ana kayası koşullarında) 475

ve 2475 yıllık yer hareketi parametreleri belirlenmiştir. Makalenin üçüncü bölümünde ana kayada elde edilen tasarım yer hareketlerine dair detaylara yer verilmektedir. 2. SİSMİK KAYNAK MODELİ Önerilen sismik kaynak karakterizasyon modeli bir arka plan kaynağı ve önceki büyük magnitüdlü depremlerin kırılma bölgeleri dikkate alınarak tanımlanan dört ayrı (örtüşmeyen) kırılma sisteminden oluşmaktadır. Tanımlanan kırılma sistemlerindeki bütün fay bölümleri jeolojik, sismolojik ve GPS verileri tarafından işaret edildiği şekilde düşey eğimli ve yanal-atımlı kabul edilmiştir. 1999 Kocaeli depreminin yüzey kırığı yaklaşık olarak 165 km dir ve dört ayrı fay bölümü kırılmıştır. Bu dört bölüme ek olarak, Kuzey Çınarcık segmenti İzmit kırılma sistemine dahil edilmiştir çünkü bu segment KAF ın ana kolunun kuzeybatıya (Prens Adaları Fayı-PAF) doğru bükülmesinin sonucu oluşan faylardan biridir ve bu fayın hareketi İzmit Segmenti tarafından kontrol edilmektedir. Önerilen İzmit kırılma sistemi 5 fay bölümünden (Hersek-Gölcük, İzmit, Sapanca-Akyazı, Karadare ve Kuzey Çınarcık) oluşmaktadır. 1999 Düzce depremi, 40 km uzunluğunda bir yüzey kırığı oluşturmuştur fakat Eften Gölü etrafında 4 km lik bir gevşeyen adımlama (releasing step over) vardır (Akyüz et al. 2002). Bu nedenle, Düzce depremi kırılma bölgesi için iki fay bölümlü bir model (D1 ve D2) oluşturulmuştur (Şekil 1a). İzmit ve Düzce kırılma sistemine dahil olan fay bölümleri, fay bölümlerinin uzunluğu ve ortalama karakteristik deprem büyüklükleri Tablo 1 de verilmiştir. Kırılma Sistemi Tablo 1. Sismik kaynak modelinde kullanılan fay segmentleri ve kırılma sistemleri. Segment No Segment İsmi Uzunluk (km) Derinlik (km) Yıllık kayma hızı (mm/yıl) Karakteristik Deprem Büyüklüğü (M char) İzmit 3 Çınarcık 34.6 18 19 6.83 İzmit 2_1 Hersek- Gölcük 51.6 18 19 7.01 İzmit 2_2 İzmit 30.2 18 19 6.77 İzmit 2_3 Sapanca Akyazı 39.1 18 10 6.88 İzmit 1 Karadere 24.7 18 10 6.68 Düzce D1 Düzce_1 10.5 25 10 6.45 Düzce D2 Düzce_2 41 25 10 7.05 Ganos/Saros 6 Ganos 84 15 19 7.14 Ganos/Saros 7 Saros 53 15 19 6.94 Orta Marmara 4 Orta Marmara 80 15 19 7.12 Orta Marmara 5 Batı Marmara 49 15 19 6.90 Murru ve diğ. (2016) tarafından 1912 Ganos depremi için 120 ± 30 km uzunluğunda fay kırığını içine alan, 74 km si karada ve 46 km si deniz altında iki fay bölümü tanımlamıştır (Şekil 1a, Segment 6 ve 7). Bu fay bölümlerinin maksimum sismojenik derinliği GPS verileri ve aletsel dönem depremselliği ışığında (Gürbüz ve diğ., 2000; Özalaybey ve diğ., 2002; Örgülü ve Aktar, 2001; Pınar ve diğ., 2003) 15 km olarak kabul edilmiştir. Tablo 1 'de gösterildiği gibi, Murru ve diğ. (2016) tarafından önerilen fay bölümlenme modeli fay bölümü uzunluklarında küçük değişiklikler yapılarak benimsenmiştir. Aynı biçimde, Murru ve diğ. (2016) tarafından önerilen fay geometrisi ve fay bölümleri, iki bölümlü Merkez Marmara kırılma sistemini oluşturmak için kullanılmıştır (Şekil 1a). Oluşturulan bu model, Murru ve diğ. (2016) da bahsedildiği gibi Armijo ve diğ. (2002) tarafından önerilen fay geometrisi ile tutarlıdır ve Marmara Denizi nin havza morfolojisi ve jeolojisi ile uyumluluk göstermektedir.

Şekil 1. (a) Kuzey Anadolu Fay Hattı nın ana bölümleri, tanımlanan kırılma sistemleri ve aletsel deprem kataloğunda yer alan (M w>4) depremler. Fay çevresinde açık gri ile taranmış alanlar kaynak-merkezüssü eşleştirmesi için kullanılmıştır. (b) Türkiye nin basitleştirilmiş aktif tektonik haritası (Emre ve diğ., 2013 den uyarlanmıştır). Kalın çizgiler KAF ı ve Doğu Anadolu Fayı nı (DAF), ince çizgiler diğer aktif fayları gösterir. (c) Artçı-ana şok ayrıştırılması yapılmış ve b-değeri hesaplamasında kullanılan depremlerin dağılımı. Alan 1, Alan 2 ve Alan 3 b-değerinin hesaplanmasında kullanılan poligonları göstermektedir. 2.1. Aletsel Deprem Kataloğu ve Aktivite Oranları Bölgenin aletsel depremselliğini ortaya koymak için deprem kataloğu olarak M w>4 olan depremleri içeren, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü tarafından yayınlanan Bütünleştirilmiş Türkiye Aletsel Dönem Deprem Kataloğu kullanılmıştır (Kalafat ve diğerleri, 2011). Aktivite oranını belirlemek için sismik kaynak karakterizasyonu modelinde alansal kaynak zonları (ya da poligonları) kullanılmaması nedeniyle en büyük magnitüd tahminleri ve OSTA sonuçları yalnızca aletsel deprem kataloğuna bağlı değildir. ZMAP (Wiemer, 2001) yazılımındaki Reasenberg (1985) yöntemi kullanılarak, katalog için artçı-ana şok ayrıştırması yapılmış ve artçı şoklar katalogdan ayıklanmıştır. Yıllara karşılık spesifik magnitüd seviyelerinden büyük toplam deprem sayılarını gösteren grafikler, kataloğun tamamlılık aralığını belirlemek için çizilerek incelenmiştir (Gülerce ve diğ., 2017). Farklı magnitüd kesme alt değerleri için, bu grafiklerdeki doğrusal eğilimlerin kırılma noktaları incelenerek, sırasıyla 4.5 ve 5.0 den küçük magnitüdlü depremlerin her ikisi içinde kırılma noktalarının kataloğun son yılından 52 yıl öncesinde olduğu gözlenmiştir. Bu sebeple, kataloğun M w 4.5 ve M w 5.0 için 52 yıl için tam olduğu varsayılmıştır ve bu varsayım Güner ve diğ. (2015) ile uyumludur. Şekil 1c den de görüleceği gibi, b-değerini tahmin etmek amacıyla, bu parametrenin zamansal ve mekânsal değişkenliğini de göz önünde bulundurarak 3 farklı poligon tanımlanmıştır. 1. Poligon, Ganos/Saros ve Orta Marmara kırılma sistemlerini, 2. Poligon İzmit ve Düzce kırılma sistemlerini ve 3. Poligon ise 1. ve 2. Poligonları da içine alan geniş bir bölge için tanımlanmıştır. Her bir poligon için, ZMAP yazılımı ile en büyük olabilirlik yöntemi kullanılarak b-değerleri hesaplanmıştır. Ek olarak, katalog tamamlılık aralıklarını değişik magnitüd aralıkları için eşit varsaymayan, bu değişik tamamlılık aralıklarını en büyük olabilirlik yöntemine entegre eden modifiye Weichert (1980) yöntemi kullanılarak her poligon için bu değerler hesaplanmıştır (Güner ve diğ., 2015). 1. ve 2. poligonlar için modifiye Weichert (1980) yöntemi kullanılarak elde edilen değerler, ZMAP yazılımı tarafından kullanılan en büyük olabilirlik yöntemi kullanılarak elde edilen değerlerden yaklaşık %5 büyük sonuçlar vermektedir, ancak daha büyük olan 3. poligon için her iki yöntemle elde edilen sonuçlar neredeyse aynıdır (Tablo 2).

Tablo 2. Değişik istatistik yöntemler ile elde edilen b-değeri ve mantık ağacında kullanılan ağırlıklar. Kırılma Sistemi ZMAP ile en büyük olabilirlik yöntemi (Poligona-özel) Weichert (1980) ile en büyük olabilirlik yöntemi (Poligona-özel) Bölgesel değer b-değeri ağırlık b-değeri ağırlık b-değeri ağırlık Düzce 0.68 0.3 0.72 0.3 0.76 0.4 İzmit 0.68 0.3 0.72 0.3 0.76 0.4 Orta Marmara 0.74 0.3 0.78 0.3 0.76 0.4 Ganos/Saros 0.74 0.3 0.78 0.3 0.76 0.4 Weichert (1980) ile en büyük olabilirlik yöntemi (ortalama - 2σ) Weichert (1980) ile en büyük olabilirlik yöntemi (ortalama) Weichert (1980) ile en büyük olabilirlik yöntemi (ortalama + 2σ) Arka plan Kaynak b-değeri ağırlık b-değeri ağırlık b-değeri ağırlık 0.714 0.20 0.81 0.60 0.906 0.20 2.2. Deprem Tekrarlanma Modelleri Bu çalışma kapsamında tanımlanan fay sistemleri birden fazla fay bölümü içermektedir. Fay bölümlerinin beraber ve/veya ayrı kırılma olasılıklarını sistematik olarak değerlendirebilmek için WGCEP-2003 tarafından tanımlanan terminoloji ve yöntem kullanılmıştır. WGCEP-2003 e göre kırılma kaynağı (rupture source), birbirine komşu ve beraber kırılabilecek bir veya birden fazla fay bölümü olarak tanımlanır (Tablo 3, 2. sütun). İki adet fay bölümünü (örneğin A ve B bölümlerini) kapsayan Düzce, Orta Marmara ve Ganos/Saros kırılma sistemleri için üç farklı kırılma kaynağı tanımlanabilir (tek bölümlü kırılmalar A ve B, ve iki bölümlü bir kırılma kaynağı A+B). Kırılma kaynaklarının tüm kırılma sisteminin kırılmasını sağlayan tüm olası senaryoları WGCEP-2003 e göre kırılma senaryosu olarak tanımlanır. Bu sistemler için kırılma senaryoları şu şekilde belirlenebilir: A ve B nin ayrı kırılması (A ve B kırılma kaynaklarını içerir), A ve B nin beraber kırılması (A+B kırılma kaynağını içerir). Kırılma modeli (rupture model), kırılma senaryolarının ağırlıklı ortalamasını alarak belirlenir. İzmit kırılma sistemi için tanımlanan 5 ayrı fay bölümü nedeniyle 15 kırılma kaynağı ve 16 kırılma senaryosu içeren oldukça karmaşık bir kırılma modeli oluşturulmuştur (Tablo 3). Her kırılma kaynağı için ortalama karakteristik deprem büyüklüğü Wells ve Coppersmith (1994) tarafından önerilen kırılma alanı-deprem büyüklüğü ilişkisi kullanılarak belirlenmiş ve Tablo 3 de sunulmuştur. Deprem tekrarlanma modelinin üst sınırı (M max), ortalama karakteristik deprem büyüklüğüne sırasıyla 0.25 ve 0.5 eklenerek hesaplanmış ve ağırlıkları Tablo 3 de gösterildiği şekilde belirlenmiştir. Sismik kaynak modeli ile ilgili diğer detaylar Gülerce ve diğ. (2017) de verilmektedir. 3. UYGULAMA ÖRNEĞİ: YAKLAŞIK İSTASYON MEVKİLERİ İÇİN OSTA SONUÇLARI İstanbul da inşası planlanan KPT metro hattı üzerinde 5 adet (Şekil 2b), CSS metro hattı üzerinde ise 8 adet (Şekil 2c) istasyon öngörülmektedir. Özellikle KPT metro hattı, KAF ın Marmara Denizi tabanından geçen fay bölümlerine oldukça yakın mesafededir (Şekil 2a). Geoteknik etüt raporlarından elde edilen bilgiler ve geoteknik kesitlere göre bu istasyonların altındaki ilk 30 metredeki ortalama kayma dalgası hızları (V S30) birbirinden oldukça farklıdır. Bu farklılıkların tasarım yer hareketine ve diğer tasarım parametrelerine olan etkisi ancak sahaya özel zemin büyütme analizleri yapılarak belirlenebilir (Soyman, 2018). Ancak sahaya özel zemin büyütme analizlerinin yapılabilmesi için istasyon kotu altındaki (mühendislik ana kayası koşullarında) tepki spektrumunun belirlenmesi gerekmektedir. Bu çalışma kapsamında özetlenen sismik kaynak modeli, Gülerce ve diğ. (2016) tarafından verilen kuvvetli yer hareketi tahmin denklemleri ile birleştirilerek V S30=1100 m/s için OSTA analizleri yapılmıştır. Analizler sırasında global yeni jenerasyon tahmin denklemlerine (NGA-West 2) ve yerelleştirilmiş ve Türkiye kuvvetli yer hareketi veri tabanına göre uyarlanmış global denklemlere (TRadjusted NGA-W1) eşit ağırlık verilmiştir. OSTA analizlerinde, tüm mantık ağacını tarayabilen HAZ43 isimli OSTA yazılımı kullanılmıştır (PG&E, 2010). İstasyonlar için analiz sonucunda maksimum yer ivmesi için elde edilen sismik tehlike eğrileri Şekil 3 de gösterilmektedir. Şekil 3 de verilen kesikli siyah çizgi 2475-yıllık geri dönüş periyoduna denk gelen yıllık aşılma olasılığını, siyah çizgi ise 475-yıllık geri dönüş periyoduna denk gelen yıllık aşılma olasılığını işaret etmektedir.

Kırılma Sistemi Tablo 3. Maksimum deprem büyüklüğündeki epistemik belirsizliği içeren mantık ağacı Karakteristik Kaynak Kaynak M Kırılma Deprem max 1 M max 2 M max 3 Derinliği Uzunluğu (Ağırlık = (Ağırlık (Ağırlık = Kaynağı Büyüklüğü (km) (km) 0.5) =0.25) 0.25) (WC94) Düzce D1 25 10.5 6.45 6.45 6.70 6.95 Düzce D2 25 41 7.05 7.05 7.30 7.55 Düzce D1+D2 25 51.5 7.15 7.15 7.40 7.65 Orta Marmara S4 15 80 7.12 7.12 7.37 7.62 Orta Marmara S5 15 49.2 6.91 6.91 7.16 7.41 Orta Marmara S4+S5 15 129.2 7.33 7.33 7.58 7.83 Ganos / Saros S6 15 84 7.14 7.14 7.39 7.64 Ganos / Saros S7 15 53 6.94 6.94 7.19 7.44 Ganos / Saros S6+S7 15 137 7.36 7.36 7.61 7.86 İzmit 3 18 34.6 6.83 6.83 7.08 7.33 İzmit 2_1 18 51.6 7.01 7.01 7.26 7.51 İzmit 2_2 18 30.2 6.77 6.77 7.02 7.27 İzmit 2_3 18 39.1 6.88 6.88 7.13 7.38 İzmit 1 18 24.7 6.68 6.68 6.93 7.18 İzmit 3+2_1 18 86.2 7.23 7.23 7.48 7.73 İzmit 2_1+2_2 18 81.8 7.21 7.21 7.46 7.71 İzmit 2_2+2_3 18 69.3 7.14 7.14 7.39 7.64 İzmit 2_3+1 18 63.8 7.10 7.10 7.35 7.60 İzmit 3+2_1+2_2 18 116.4 7.37 7.37 7.62 7.87 İzmit 2_1+2_2+2_ 3 18 120.9 7.38 7.38 7.63 7.88 İzmit 2_2+2_3+1 18 94 7.27 7.27 7.52 7.77 İzmit 3+2_1+2_2+ 2_3 18 155.5 7.50 7.50 7.75 8.00 İzmit 2_1+2_2+2_ 3+1 18 145.6 7.47 7.47 7.72 7.97 İzmit 3+2_1+2_2+ 2_3+1 18 180.2 7.56 7.56 7.81 8.06 Arka plan - 18 - - 6.5 6.4 6.6

(a) (b) (c) Şekil 2. (a) Fay sistemi ve analiz edilen (b) KPT hattı ve (c) CSS hattı üzerindeki istasyonların yaklaşık lokasyonları Şekil 3. Yaklaşık istasyon lokasyonları için elde edilen sismik tehlike eğrileri

4. BULGULARIN ÖZETİ VE SONUÇLAR Bu makale kapsamında, İstanbul için geliştirilen ve OSTA analizlerinde kullanılabilecek fay kaynak bazlı sismik kaynak modelinin bir özeti sunulmaktadır. Daha önce İstanbul için geliştirilen sismik kaynak modelleri ile karşılaştırıldığında, bu modelde önemli farklılıklar göze çarpmaktadır: (1) bu sismik kaynak modeli 2013 yılında MTA tarafından güncellenen aktif fayları temel alarak fay kaynaklar üzerine kurulmuştur, (2) fay bölümlerinin tekli ve/veya çoklu kırılma olasılıkları sistematik olarak değerlendirilmiş ve kırılma tahmin modelinde göz önünde bulundurulmuştur, (3) kırılma sistemlerinin etrafında alanlar belirlenerek, bu alanlar içine düşen küçükorta veya büyük tüm depremlerin kırılma kaynağı tarafından üretildiği var sayılmıştır, (4) kaynak aktivite oranları (activity rate) jeolojik ve geodetik faktörler (kırılma boyutları ve yıllık kayma oranı) kullanılarak belirlenmiştir, (5) deprem tekrarlanma modelinin oluşturulması için sismik enerjinin denkleştirilmesi yöntemi kullanılmıştır, (6) kaynak-merkez üssü eşleştirmesi ile kaynakların ürettiği var sayılan aletsel dönemde kaydedilmiş depremler, oluşturulan modelin test edilmesi amacıyla kullanılmıştır. Bu çalışma kapsamında tanımlanan tüm fayların koordinatları, kırılma sistemleri ve mantık ağacı Gülerce ve diğ. (2017) de verilmektedir. Bu nedenle, önerilen fay kaynak bazlı sismik kaynak modeli, İstanbul için yapılacak tüm OSTA çalışmalarında kullanılabilir. Bu çalışma kapsamında bir de uygulama örneği sunulmuştur: önerilen fay kaynak bazlı sismik kaynak modeli kullanılarak, CSS ve KPT metro hatları uygulamaya esas kesin projelerinde öngörülen yaklaşık istasyon lokasyonları için OSTA analizleri yapılmış ve maksimum yer ivmesi (PGA) için sismik tehlike eğrileri elde edilmiştir. İstasyon lokasyonları aralarında mesafelerin fazla olmaması sebebiyle sismik tehlike eğrileri arasındaki fark oldukça düşüktür. OSTA çalışmasında elde edilen PGA değerleri 475 yıllık geri dönüş periyodu için 0.24g ile 0.38g arasında değişkenlik gösterirken 2475 yıllık geri dönüş periyodu için 0.55g ye kadar ulaşmaktadır. 475 ve 2475 yıllık PGA değeri en yüksek olarak KPT hattında yer alması öngörülen Tuzla Belediye İstasyonu nda görülürken, 475 ve 2475 yıllık en düşük PGA değerleri CSS hattında yer alması öngörülen Sarıgazi İstasyonu nda görülmüştür. En yüksek PGA değerlerinin görüldüğü Tuzla Belediye İstasyonu belirlenen fay-bazlı sismik kaynaklara en yakın, en düşük PGA değerlerinin gözüktüğü Sarıgazi İstasyonu ise en uzak istasyonlardan biridir. PGA değerlerinin belirlenmesinde istasyon lokasyonlarının baskın çıkarak fay sistemine olan uzaklığın sismik tehlike eğrilerini kontrol ettiği tespit edilmiştir. Bu değerler Türk Deprem Yönetmeliği nin (TDY, 2007) belirlediği 0.4g değeriyle karşılaştırıldığında OSTA sonucunda CSS hattı için yaklaşık aynı değerlerin elde edildiği, KPT hattı için ise bu değerin yaklaşık 0.05g-0.1g aşıldığı görülmektedir. Bu analizlerde tasarım yer hareketi üzerinde yakın saha etkileri (near fault effects) ve lokal saha koşulları etkisi göz ardı edilmiştir. Bahsi geçen etkiler Soyman (2018) de detaylı olarak irdelenmektedir. KAYNAKLAR Akyüz S, Hartleb RD, Barka AA, Altunel E, Sunal G, Meyer B, Armijo R: Surface rupture and slip distribution of the 12 November 1999 Düzce earthquake (M7.1), North Anatolian Fault, Bolu, Turkey. Bull. Seism. Soc. Am. 92(1): 61 66, 2002. Armijo, R., B. Meyer, S. Navarro, G. King and A. Barka: Asymmetric slip partitioning in the Sea of Marmara pull-apart: a clue to propagation processes of the North Anatolian Fault? Terra Nova, 14, 80-86, 2002. Çevre ve Şehircilik Bakanlığı, Deprem Bölgelerinde Yapılacak Yapılar Hakkında Yönetmelik (2007). Emre, Ö., Duman, T. Y., Özalp, S., Elmacı, H., Olgun, Ş. and Şaroğlu, F.: Active Fault Map of Turkey, Special Publication, Series 30, General Directorate of Mineral Research and Exploration (MTA), Ankara, 2013. Gülerce, Z. and Ocak S.: Probabilistic Seismic Hazard Assessment of Eastern Marmara Region, Bulletin of Earthquake Engineering, 11(5), 1259-1277. doi:10.1007/s10518-013-9443-6, 2013. Gülerce, Z., Kargıoğlu, B. and Abrahamson, N.A. (2016). Turkey-Adjusted Next Generation Attenuation West-1 Models for Horizontal Ground Motions. Earthquake Spectra 32 (1): 75-100.

Gülerce, Z., Soyman, K. B., Güner, B., and Kaymakçı, N., 2017. Planar Seismic Source Characterization Models Developed for Probabilistic Seismic Hazard Assessment of Istanbul. Submitted to Natural Hazards and Earth System Sciences. DOI:10.5194/nhess-2017-113 (discussion forum). Güner, B., Menekşe, A., Özacar, A. A., ve Gülerce, Z. Kuzey Anadolu ve Doğu Anadolu Fay Zonu için Deprem Tekrarlanma Parametrelerinin Belirlenmesi, 3. Türkiye Deprem Mühendisliği ve Sismoloji Konferansı Bildiri Kitabı, 14-16 Ekim 2015, İzmir. Gürbüz, C., Aktar, M., Eyidogan, H., Cisternas, A., Haessler, H., Barka, A.,... & Yoruk, A.: The Seismotectonics of the Marmara Region (Turkey): Results from a Microseismic Experiment. Tectonophysics, 2000. Murru, M., Akinci, A., Falcone, G., Pucci, S., Console, R., & Parsons, T.: M 7 Earthquake rupture forecast and time dependent Earth, 2016. Kalafat, D., Güneş, Y., Kekovalı, K., Kara, M., Deniz, P., Yılmazer, M. (2011) Bütünleştirilmiş Homojen Türkiye Deprem Kataloğu (1900-2010; M>=4.0), Boğaziçi Üniversitesi, Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü. Örgülü, G., and M. Aktar: Regional moment tensor inversion for strong aftershocks of the August 17, 1999 Izmit earthquake (Mw =7.4), Geophys. Res. Lett., 28(2), 371 374, 2001. Özalaybey, S., M. Ergin, M. Aktar, C. Tapırdamaz, F. Biçmen, and A. Yörük: The 1999 İzmit earthquake sequence in Turkey: Seismological and tectonic aspects, Bull. Seismol. Soc. Am., 92, 376 386, 2002. Pınar, A., Kuge, K., & Honkura, Y.: Moment Tensor Inversion of Recent Small to Moderate Sized Earthquakes: Implications for Seismic Hazard and Active Tectonics Beneath the Sea of Marmara. Geophysical Journal International, 2003. Pacific Gas & Electric Company (PG&E) (2010). Verification of PSHA Code Haz43, GEO.DCPP.10.03 Rev 0. Reasenberg, P. (1985), Second-order moment of central California seismicity, 1969-82, J. Geophys. Res., 90, 5479-5495. Soyman, K.B. (2018), Probabilistic and Semi-Empirical Methods for Estimating The Deformations of Underground Structures Under Seismic Loads. ODTÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi (2018 de tamamlanması beklenmektedir). Weichert, D. H. (1980). Estimation of the earthquake recurrence parameters for unequal observation periods for different magnitudes, Bulletin of the Seismological Society of America, 4, 1337 1346. Wiemer, S. (2001), A software package to analyze seismicity: ZMAP, Seismological Research Letters Volume 72, Number 2 March/April 2001, 373-382. Wells, D.L. ve Coppersmith, K.J. (1994). New empirical relationships among magnitude, rupture length, rupture width, rupture area, and surface displacement. Bulletin of the Seismological Society of America, 84, 974 1002. Working Group on California Earthquake Probabilities (2003) Earthquake Probabilities in the San Francisco Bay Region: 2002-2031, U.S. Geological Society Open File Report 03, 214.