Северноанадолската разломна зона (NAFZ)
Информацията за структурата на разломните зони е от съществено значение за нашето разбиране на механиката на земетресението, континенталната деформация и оценката на сеизмичния риск.
Северноанадолската разломна зона (NAFZ) е една от най-дългите непрекъснати континентални разломни системи на Земята, представляваща значителна опасност за Северна Турция и особено за мегаграда Истанбул.
NAFZ представлява трансформна граница между Евразийската и Анадолската плочи.
Източник: Регионалното движение между двете плочи варира от 22 до 28 mm/година (Aktuğ et al., 2013; Meade et al., 2002; Reilinger et al., 2006); това е причинило серия от земетресения по NAF.
Тектонска карта на източното Средиземноморие, по Şengör et al. (2019), включително региони с кватернерни вулкани (Global Volcanism Program, 2013). Анадолските кватернерни разломи са картографирани по Emre et al. (2013). Сините стрелки показват скоростите на GPS станциите (с елипси с 95% сигурност), спрямо референтна рамка фиксирана в Евразия (England et al., 2016; Nocquet, 2012).
През миналия век земетресенията с M7 епизодично са мигрирали по NAF от изток на запад на континенталната част на Турция (Akyüz et al., 2002; Kalafat & Toksöz, 2017).
по Kalafat, D. and Toksöz, M.N., 2017. An overview of the seismic activity and gaps in the Marmara Sea Area. In JpGU AGU Joint Meeting (pp. 20-25).
След земетресението в Ерзинджан през 1939 г. (Ms 7.9) в източна Турция, поредица от опустошителни земетресения с магнитуд >7 напредват на запад по протежение на NAF, кулминирайки в земетресенията Измит-Голчук (Ms 7.7) и Duzce (Ms 7.4) от 1999 г. в района на източната част на Мраморно море.
Източник: Emre et al., 2020
Западната част на NAFZ
В западните части на зоната геометрията й се усложнява. Оформят се два основни клона – северен и южен:
Източник: Bohnhoff et al 2016
В района на Мраморно море, ситуацията в обхвата на северния клон е сложна. Установени са две главни дясноотседни зони:
Източник: Gasperini et al., 2021
Мраморно море
Мраморно море е епиконтинентален басейн, която разделя Черно море от Егейско море. Формирането на басейна отразява транстензионни деформации в западния край на NAFZ (Barka 1992). Геодезичните измервания и модели индикират висока (22–26 mm/година според McClusky et al. 2001; Reilinger et al. 2006; Ergintav et al. 2014) скорост на дясно-отседните движения между двете плочи, като според Flerit et al., 2003 около 80% от движенията са поети по протежение на северния клон на NAFZ.
Батиметричната карта на Мраморно море показва сложна морфология със стръмни склонове и дълбоки котловини, разделени от топографски върхове, особено концентрирани по протежение на северния бряг (Le Pichon et al. 2001). Основните депоцентрове са три дълбоки топографски депресии, достигащи 1200 m под морското равнище (наречени от изток на запад, Чинарджик, Централен и Текирдагски басейни).
Батиметрична карта на Мраморно море, Източник: Kılıç et al., 2020
Barka и Kadinsky-Cade (1988), Barka (1992) и Wong et al. (1995), предлагат класически модел на pull-apart басейн. Главните отседни зони следва да са свързани чрез системи от ешалонирани разседи, които ограничават отделните басейни. Впоследствие Parke et al. (2002), Okay et al. (2000), Amijo et al. (2002), Meghraoui et al. (2012) предполагат наличието на наклонена сегментирана зона на срязване, свързваща северния отседен сегмент с разлома Ганос, разкриващ се на западната страна на Мраморно море.
Най-рисковата зона: Главният разлом на Мраморно море (MMF)
Основен източник на сеизмична опасност за град Истанбул е най-северния клон на Северноанадолския разлом под Мраморно море. Това е Главният разлом на Мраморно море (MMF), който представлява сегментирана зона и показва както частично пълзящо, така и заключено поведение по дължината си от 150 km.
От запад към изток: сегменти Ganos, Prince Islands, Izmit. Източник: Tom Parsons
Причини за високата сеизмична опасност
Несъмнено високите скорости на движение на Анадолската плоча спрямо Евразия са причина за високата сеизмичност. И това се маркира ясно от историческата справка:
Големите земетресения, настъпили близо до град Истанбул от 1500 г. насам, по протежение на западната част на Северноанадолската разломна зона с разломни сегменти, представени с черни линии (модифицирано от Ambraseys and Jackson, 2000). Числата съответстват на годините на поява на земетресения с магнитуд, измерен или оценен като по-голям от 7,0. Източник: Gulten Polat
Заключени/заспали сегменти. Сеизмични празнини/seismic gap
Вследствие на движението на тектонските плочи разломът пълзи. Как се измерва това пълзене? На сушата това е относително лесно чрез GNSS-базирани геодезични станции. В акваторията, се ползват два метода: поставяне на инструменти на морското дъно и акустично сондиране. Съответно това са доста скъпи научни проекти, но важността на данните за пълзенето на разлома е добре разпозната. Резултатите показват, западната част на разлома пълзи ~11 mm/годишно, освобождавайки ~половината от генерираните годишно напрежения. За съжаление, източната част, близо до Истанбул, изглежда напълно заключена:
Трите разломни сегмента и заключения централен участък. Източник: Tremblor
NAFZ в Мраморно море оформя сеизмична празнина след последното земетресение в Мраморно море през 1766 г., за което е известно, че е имало две последователни разкъсвания – през май (M7.2) в източната половина и през август (M7.6) в западната половина (Parsons, 2004). Земетресението Ganos (М 7,1) през 1912 г. е най-новото събитие от западната страна на Мраморно море. Сеизмично тихият период в Мраморно море е 250 години за по-голямата част от разлома и вероятно 100 години за западната част, като се има предвид фактът, че земетресението в Истанбул от 1894 г. (Ms7.1) разкъса разломите в залива Измит (Ambraseys, 2001).
Регионална карта на Мраморно море. Стрелките показват скоростта на изместване с елипси на грешки (95% ниво на сигурност) въз основа на GNSS наблюдения спрямо Евразийската плоча (ITRF 2008, Altamimi et al., 2012). Червените линии показват повърхностни следи от грешки; Северноанадолският разлом е подчертан с дебели линии. (Armijo et al., 2005; Bird, 2003). Удебелените червени линии представляват Главният разлом на Мраморно море MMF (Grall et al., 2013) и SMF (Le Pichon et al., 2014). Сините кръгове показват GNSS станции, а оранжевите и жълтите триъгълници показват акустични обхватни (ranging) станции (съответно това проучване и Sakic et al., 2016). Светлозелените звезди показват повтарящи се земетресения (Schmittbuhl et al., 2016; Uchida et al., 2018). Сивите точки показват микросеизмичност въз основа на сеизмографи на океанското дъно (Yamamoto et al., 2017). GNSS = Глобална навигационна сателитна система; MMF = Главен разлом на Мармара; SMF = Южен Мармарски разлом; TB = Басейн Текирдаг; WH = западно издигане; CB = централен басейн; KB = басейн Кумбургаз; CH = Централно издигане; CCB = Басейн Чинарджик.Източник: Ryusuke Yamamoto et al, 2019.
Сеизмичната празнина е сегмент от активен разлом, за който е известно, че ще предизвика значителни земетресения, защото в сравнение с други сегменти от същата структура не е показвал белези за активност необичайно дълго време.
Източник: Baldev Raj Arora et al
Има хипотеза или теория, която гласи, че за дълги периоди от време изместването на който и да е сегмент трябва да бъде равно на това, което изпитват всички останали части на разлома. Следователно всяка голяма и дълготрайна празнина се счита за сегмент на разлома, който е най-вероятно да претърпи бъдещи земетресения. Именно такава ситуация се предполага за района в Мраморно море.
Отчита ли се в България опасността от разломите около Мраморно море?
Екстраполиране на интензитетите на сътресяемост от зоната на труса М 7.8 към зоната на NAFZ в Мраморно море. Най-засегнати ще са участъците включени в оранжевия контур. Ясно се вижда, че Истанбул попада в зона на силно разлюляване, като тази зона не отива много на север. Бележка: това не е точна оценка, просто визуализация; + за района на Мраморно море се прогнозират трусове с макс. магнитуд 7.6. Източник на данните: USGS.
Палинспастични палеогеографски реконструкции, показващи плио-кватернерната тектонска еволюция на района на Мраморно море. Картите са изготвени за всеки 500 000 години на базата на регионални GPS вектори, дадени от Straub et al. (1997). Източник: Tectonic evolution of the Marmara Sea and its surroundings
Основни източници
Tectonic evolution of the Marmara Sea and its surroundings
Active fault segments along the North Anatolian Fault system in the Sea of Marmara