Geri Dön

Batı Türkiye'de depremsellik ve yer hareketi modellerinin sismik tehlike analizine etkisi

The effects of seismicity and ground motion models on seismic hazard analysis in Western Türkiye

PDF İndir

  1. Tez No: 1018884
  2. Yazar: SERAP KIRIM
  3. Danışmanlar: PROF. DR. MURAT UTKUCU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Jeofizik Mühendisliği, Geophysics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Afet yönetimi, Batı Anadolu, Deprem, Deprem mühendisliği, Risk değerlendirmesi, Sismik tehlike, Sismoloji, Disaster management, West Anatolia, Earthquake, Earthquake engineering, Risk assesment, Seismic hazard, Seismology
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Sakarya Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez çalışmasında Batı Türkiye için gerçekleştirilen kapsamlı bir depremsellik analizi ve buna dayalı Olasılıksal Sismik Tehlike Analizi (OSTA) sonuçları sunulmuş; deprem kataloglarının hazırlanma sürecinde kullanılan büyüklük dönüşüm bağıntıları ile arındırma yöntemlerinin sismik aktivite parametreleri ve sismik tehlike çıktıları üzerindeki etkileri sistematik biçimde değerlendirilmiştir. Çalışma alanı 25,5°–32,0° Doğu boylamları ile 35,5°–42,0° Kuzey enlemleri arasında kalan ve Batı Anadolu graben sistemi, Kuzey Anadolu Fayı'nın batı segmentleri, Marmara bölgesi ve Ege Denizi içi tektonik alanları kapsayan aktif bir sismotektonik bölgeyi içermektedir. Bölge, normal faylanmanın baskın olduğu genişlemeli rejim ile doğrultu atımlı fay sistemlerinin birlikte etkili olduğu karmaşık bir deformasyon alanı niteliğindedir. Çalışmanın ilk aşamasında 1900–2024 dönemine ait deprem verileri Kandilli Rasathanesi ve Deprem Araştırma Enstitüsü veri tabanından derlenmiş ve ham deprem kataloğu oluşturulmuştur. Ham katalog üzerinde episantral dağılımı, magnitüd histogramı, zaman histogramı, kümülatif deprem sayısı eğrisi ve Gutenberg–Richter büyüklük–frekans ilişkisi analiz edilerek bölgenin genel depremsellik karakteri ortaya konmuştur. Analizler sonucunda M ≥ 4.5 eşiği altında kalan küçük depremlerin hem kayıt bütünlüğü hem de yer hareketi tahmin denklemleri ile uyum açısından sınırlı katkı sağlayacağı değerlendirilmiş ve sismik tehlike hesaplarında minimum büyüklük Mmin = 4.5 olarak belirlenmiştir. Ham katalogdan elde edilen Gutenberg–Richter analizi, çalışma alanında orta büyüklükteki depremlerin baskın olduğunu ve hesaplanan b-değerinin yaklaşık 0.856 mertebesinde olduğunu göstermiştir. Depremsellik analizinin ardından çalışma alanı, tektonik özellikler ve deprem dağılımları dikkate alınarak 16 adet sismik kaynak zonuna ayrılmıştır. Bu zonlar Trakya, Kuzey Anadolu Fayı (KAF), Kuzey Marmara, Güney Marmara, Balıkesir, Kütahya, Eskişehir–Konya, Ankara, İzmir, Gediz, Büyük Menderes, Kuşadası, Gökova Körfezi, Fethiye–Burdur, Isparta Açısı ve Geri Plan Alanı olarak tanımlanmıştır. Zon sınırları aktif fay haritaları (MTA) ve deniz içi tektonik veri setleri kullanılarak oluşturulmuş, her deprem episantral koordinatına göre ilgili zon içerisine atanmış ve böylece zon-bazlı bağımsız deprem katalogları elde edilmiştir. Bu yaklaşım, her zon için ayrı Gutenberg–Richter parametrelerinin ve yıllık deprem üretim oranlarının hesaplanmasına olanak sağlamıştır. Magnitüd homojenizasyonu sürecinde iki farklı yaklaşım kullanılmıştır. İlk yaklaşımda literatürde yaygın olarak kullanılan Tan (2021) ampirik magnitüd dönüşüm bağıntıları uygulanmıştır. İkinci yaklaşımda ise çalışma alanına ait eşlenik magnitüd veri çiftleri kullanılarak alan-özgü magnitüd dönüşüm bağıntıları türetilmiş ve katalog bu bağıntılar ile moment magnitüdüne (Mw) dönüştürülmüştür. Böylece büyüklük dönüşümünden kaynaklanabilecek model bağımlı belirsizliklerin etkisi değerlendirilebilmiştir. Her iki Mw kataloğu üzerinde ayrıca Reasenberg (1985)ve Gardner–Knopoff (1974) arındırma algoritmaları uygulanarak artçı–öncü ilişkilerikatalogdan ayrıştırılmış ve toplam dört farklı deprem kataloğu oluşturulmuştur. Bu çoklu katalog yaklaşımı hem büyüklük dönüşümünün hem de arındırma yönteminin sismik parametreler üzerindeki etkisini karşılaştırmalı olarak inceleme imkânı sağlamıştır. Her katalog için büyüklüğe bağlı tamlık analizi European Seismic Hazard Model (ESHM) tarafından önerilen çoklu pencere yaklaşımı esas alınarak gerçekleştirilmiş; yalnızca tamlık koşullarını sağlayan büyüklük–zaman aralıkları kullanılarak a ve b değerleri, yıllık deprem oluş oranı λ(M≥4.5), β katsayısı ve maksimum büyüklük (Mmax) parametreleri hesaplanmıştır. Bu parametreler, Batı Türkiye için oluşturulan 16 zonlu kaynak modeli çerçevesinde CRISIS yazılımına aktarılmıştır. Tehlike hesaplarında yer hareketi tahmin denklemleri olarak Akkar ve Çağnan (2010) bağıntısına ek olarak Gülkan ve Kalkan (2002) ile Bindi ve ark., (2014) bağıntıları da kullanılmış; böylece farklı azalım ilişkilerinin tehlike çıktıları üzerindeki etkisi değerlendirilmiştir. Zemin koşulları açısından hem referans kaya ortamını temsil eden 𝑉𝑠30 = 760 m/s hem de daha zayıf zemin koşullarını temsil eden 𝑉𝑠30 = 400 m/s değerleri dikkate alınarak hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Farklı GMPE ve zemin senaryoları altında elde edilen sonuçlar karşılaştırılmış ve senaryolar arası değerlendirmelerde tutarlı bir temel oluşturmak amacıyla Akkar ve Çağnan (2010) bağıntısı ile 𝑉𝑠30= 760 m/s koşulu referans model olarak seçilmiştir. Bu seçim, model bileşenleri arasındaki karşılaştırmaların yalnızca katalog ve sismik parametre farklılıklarından kaynaklanmasını sağlamak amacıyla yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, katalog işleme tercihlerinin tehlike çıktıları üzerinde belirgin farklılıklar oluşturduğunu göstermektedir. Literatür tabanlı dönüşüm ve Reasenberg arındırması ile oluşturulan senaryoda çalışma alanında PGA değerleri yaklaşık 0.10–1.00 g aralığında değişmekte ve alanın yaklaşık %21'inde 0.50 g üzeri ivmeler elde edilmektedir. Aynı büyüklük dönüşümü için Gardner–Knopoff arındırması uygulandığında bu oran %34'e yükselmektedir. Alan-özgü dönüşüm ve Reasenberg kombinasyonunda PGA aralığı yaklaşık 0.13–1.12 g olup 0.50 g üzerindeki alan oranı %36 olarak hesaplanmıştır. Alan-özgü dönüşüm ve Gardner–Knopoff kombinasyonunda ise 0.50 g üzeri alan oranı %63'e ulaşmaktadır. Referans noktalar bazında yapılan karşılaştırmalarda katalog arındırma tercihine bağlı ortalama mutlak PGA farkının yaklaşık 0.17 g, büyüklük dönüşümüne bağlı farkın ise yaklaşık 0.08 g mertebesinde olduğu belirlenmiştir. Bu bulgu, incelenen model çerçevesinde arındırma seçiminin tehlike çıktısı üzerinde daha belirgin bir etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Alan-özgü büyüklük dönüşümleri genel olarak daha yüksek b-değerleri üretmiş ve küçük–orta büyüklükteki depremlerin göreli oranını artırmıştır. Bununla birlikte yüksek ivme seviyelerinin mekânsal yayılımındaki belirgin artışın esas olarak Gardner–Knopoff (1974) arındırmasına bağlı olduğu gözlenmiştir. Sonuçlar mevcut ulusal Türkiye Deprem Tehlike Haritası ile karşılaştırıldığında, birebir uyum beklenmemekle birlikte, alan-özgü dönüşüm ve Reasenberg arındırmasının birlikte kullanıldığı senaryonun ulusal ölçekte raporlanan tehlike düzeyleri ile genel eğilim bakımından daha tutarlı bir dağılım sergilediği gözlenmiştir. Bu değerlendirme, modelin referans haritaya uyum sağlama amacı taşımasından ziyade, hesaplanan tehlike seviyelerinin bölgesel ölçekteki mevcut ulusal çerçeve ile karşılaştırmalı olarak yorumlanması amacıyla gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak bu çalışma, Batı Türkiye için gerçekleştirilen depremsellik analizi ve zon-bazlı sismik parametre hesaplamalarının, büyüklük dönüşüm ve arındırma tercihlerine duyarlı olduğunu ortaya koymuş; bu tercihlerdeki farklılıkların doğrudan tasarım ivmelerine yansıyabildiğini nicel olarak göstermiştir. Çalışma, OSTA uygulamalarında katalog hazırlama aşamasının yalnızca teknik bir ön işlem değil, tehlike modelinin temel bileşeni olduğunu ortaya koymakta ve model belirsizliklerinin alternatif senaryolar çerçevesinde değerlendirilmesi gerektiğini göstermektedir.

Özet (Çeviri)

Western Türkiye represents one of the most tectonically active regions of the eastern Mediterranean domain, characterized by a complex interaction between extensional tectonics in the Western Anatolian graben system and strike-slip deformation associated with the western segments of the North Anatolian Fault. The area focused in the study, bounded approximately by 25.5°–32.0° E longitudes and 35.5°–42.0° N latitudes, has experienced numerous destructive earthquakes throughout historical and instrumental periods. Given the high seismic potential and dense population distribution, reliable Probabilistic Seismic Hazard Assessment (PSHA) is essential for engineering design, risk mitigation, and regional planning. This thesis presents a comprehensive seismicity analysis and a PSHA for Western Türkiye, with particular emphasis on the epistemic uncertainties arising from earthquake catalog preparation. Specifically, the study investigates how magnitude conversion relationships and declustering algorithms influence seismic activity parameters and, consequently, seismic hazard outputs. Unlike conventional PSHA studies that rely on a single homogenized catalog, this research adopts a multi-catalog framework to quantify the relative effects of methodological choices on seismic hazard estimates. Earthquake data covering the period 1900–2024 were compiled from the Kandilli Observatory and Earthquake Research Institute database. An initial raw catalog was constructed and examined through epicentral distribution mapping, magnitude histograms, temporal frequency analysis, cumulative event curves, and Gutenberg–Richter magnitude–frequency relationships. These analyses provided a detailed characterization of the regional seismicity pattern. To ensure statistical reliability and compatibility with Ground Motion Prediction Equations (GMPE), a minimum magnitude threshold of Mmin = 4.5 was adopted for seismic hazard calculations. Events below this threshold were considered to contribute limited influence to hazard levels while potentially introducing completeness-related biases. Gutenberg–Richter analysis of the raw catalog yielded a regional b-value of approximately 0.856, indicating a dominance of moderate-magnitude earthquakes relative to large events. Magnitude-dependent completeness analysis was performed using the multi-window approach recommended by the European Seismic Hazard Model (ESHM). Instead of assuming a single completeness year for all magnitudes, magnitude-specific time windows were applied to avoid biased estimation of seismicity parameters. Only magnitude–time intervals satisfying completeness criteria were used in subsequent parameter estimation. The study area was divided into 16 seismic source zones based on tectonic structure, active fault geometry, and spatial earthquake distribution. These zones were called asThrace, North Anatolian Fault (NAF), Northern Marmara, Southern Marmara, Balıkesir, Kütahya, Eskişehir–Konya, Ankara, İzmir, Gediz, Büyük Menderes, Kuşadası, Gökova Gulf, Fethiye–Burdur, Isparta Angle, and a Background Seismicity Zone. Active fault data from the General Directorate of Mineral Research and Exploration (MTA) and offshore tectonic datasets were integrated within a GIS environment to delineate zone boundaries. Each earthquake was spatially assigned to its corresponding zone according to epicentral coordinates, resulting in independent zone-based catalogs. This framework allowed the calculation of Gutenberg–Richter parameters (a and b), annual occurrence rates λ(M≥4.5), β parameters, and maximum magnitude (Mmax) values separately for each zone. Two alternative magnitude conversion strategies were implemented. The first approach applied widely used empirical conversion relationships proposed by Tan (2021). The second approach involved deriving region-specific magnitude conversion equations using paired magnitude datasets from Western Türkiye. These locally calibrated relationships were developed to evaluate epistemic uncertainties associated with adopting global or literature-based models. For each Mw-homogenized catalog, two declustering algorithms were applied: Reasenberg (1985) and Gardner and Knopoff (1974). This procedure resulted in four independent earthquake catalogs. The Reasenberg algorithm, which applies adaptive time–distance windows, generally preserves a higher number of moderate events, whereas the Gardner–Knopoff method applies fixed windows and may more aggressively remove clustered events. By combining two magnitude conversion models with two declustering approaches, the study systematically evaluates the relative contribution of these methodological choices to hazard variability. Seismic hazard calculations were performed using the CRISIS software platform. Hazard was computed in terms of peak ground acceleration (PGA) corresponding to a 10% probability of exceedance in 50 years (approximately 475-year return period). Ground motion prediction equations included Akkar and Çağnan (2010), Gülkan and Kalkan (2002), and Bindi et al. (2014), allowing the assessment of attenuation model sensitivity. Site conditions were represented by both reference rock (𝑉𝑠30 = 760 m/s) and softer soil conditions (𝑉𝑠30 = 400 m/s). For comparative purposes and consistency in scenario-based evaluation, Akkar and Çağnan (2010) with 𝑉𝑠30 = 760 m/s was selected as the reference model. This ensured that differences among scenarios primarily reflected catalog-related methodological effects rather than variations in ground motion modeling. Results demonstrate that earthquake catalog preparation significantly influences seismic hazard outputs. Under the scenario combining literature-based magnitude conversion with Reasenberg declustering, PGA values range approximately between 0.10–1.00 g, with about 21% of the study area exceeding 0.50 g. When Gardner–Knopoff declustering is applied to the same magnitude conversion, this proportion increases to 34%, with PGA values ranging approximately between 0.08–0.91g. Under region-specific magnitude conversion with Reasenberg declustering, PGA values range between approximately 0.13–1.12 g, and the area exceeding 0.50 g reaches 36%. When region-specific conversion is combined with Gardner–Knopoff declustering, the proportion of areas exceeding 0.50 g increases substantially to 63%, with PGA values ranging between approximately 0.09–0.98 g.Reference-point-based comparisons indicate that the mean absolute PGA difference associated with declustering choice is approximately 0.17 g, whereas the difference associated with magnitude conversion is approximately 0.08 g. These findings indicate that, within the adopted modeling framework, declustering selection exerts a stronger influence on seismic hazard levels than magnitude conversion. Region-specific magnitude conversion generally produces higher b-values and increases the relative proportion of small-to-moderate magnitude events. However, the spatial expansion of high PGA zones is primarily associated with the declustering methodology, particularly the Gardner–Knopoff approach. Comparison with the current national Turkish Seismic Hazard Map indicates that the scenario combining region-specific magnitude conversion and Reasenberg declustering produces seismic hazard patterns that are broadly consistent with national-scale hazard distributions. This comparison is not intended as calibration but rather as contextual validation within the existing national framework. This study demonstrates that seismicity analysis and zone-based seismic parameter estimation in Western Türkiye are sensitive to magnitude conversion and declustering strategies. These methodological decisions directly influence design-level ground motion estimates and should therefore be considered integral components of the hazard model rather than preliminary processing steps. The findings highlight the importance of explicitly addressing epistemic uncertainties in OSTA through alternative scenario-based approaches. By systematically quantifying the relative contributions of catalog preparation choices, this research contributes to improve the transparency and robustness of regional seismic hazard assessments in tectonically complex environments.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    637562

    Crustal properties in Western Anatolia and Aegean sea revealed by joint inversion of p-receiver functions and P-wave polarisations

    Batı Anadolu ve Ege denizinin kabuk yapısının p dalgası alıcı fonksiyonları ve polarize P dalgalarının birlikte ters çözümü ile incelenmesi

    GÜNİZ BÜŞRA YALÇIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TUNA EKEN

  2. Tez No

    860832

    Simulated site amplification factors for the city of İzmir

    İzmir için simülasyon tabanlı zemin büyütme faktörleri

    ONUR INDIR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    İnşaat MühendisliğiAnkara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ OKAN İLHAN

  3. Tez No

    936975

    Dışmerkez çaprazlı çelik çerçeveler için kapasite tasarımı yaklaşımının ve deprem performansının zaman tanım alanında doğrusal olmayan hesap yöntemi ile değerlendirilmesi

    Capacity design and nonlinear time history analysis approach to seismic performance assessment of eccentrically braced steel frames

    ALPAY IŞIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    İnşaat Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    İnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CÜNEYT VATANSEVER

  4. Tez No

    895341

    İstanbul Büyükçekmece Küçükçekmece gölleri arasındaki kütle hareketlerinin türü ve mekanizmasının incelenmesi

    Investigation of mass movements type and mechanism between i̇stanbul Büyükçekmece and Küçükçekmece lakes

    GÖKHAN ŞANS

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Jeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. REMZİ KARAGÜZEL

  5. Tez No

    180783

    Seferihisar-Urla Bölgesi'nin güncel depremselliği ve gerilme tensör analizi

    Recent seismicity and stress tensor analysis of Seferihisar-Urla

    MEHMET BAYKAL

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Jeofizik MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Jeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    Y.DOÇ.DR. BÜLENT KAYPAK

Geri Dön