Η βάση για αυτό είναι ένας νέος κατάλογος σεισμικότητας υψηλής ανάλυσης που καταρτίστηκε χρησιμοποιώντας τις πιο πρόσφατες τεχνικές επεξεργασίας δεδομένων. Ενώ τα τμήματα του ρήγματος που υποχωρούν αργά και ασεισμικά φιλοξενούν μικρούς επαναλαμβανόμενους σεισμούς σε τοπικά σημεία εύθραυστου υλικού, τα λεγόμενα «repeaters», τέτοια επαναλαμβανόμενα φαινόμενα δεν εμφανίζονται κατά μήκος των κλειδωμένων τμημάτων που συσσωρεύουν ενέργεια παραμόρφωσης μέχρι να επιτευχθεί η αντοχή του βράχου και να ξεκινήσει ένας μεγαλύτερος σεισμός.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι κάτω από τη δυτική Θάλασσα του Μαρμαρά το μεγαλύτερο μέρος της τεκτονικής ενέργειας απελευθερώνεται με αργή και συνεπώς ασεισμική ολίσθηση. Προς τα ανατολικά, το ποσοστό της ολίσθησης μειώνεται συστηματικά έως ότου το ρήγμα κλειδώσει εντελώς αμέσως νότια της Κωνσταντινούπολης. Λαμβάνοντας υπόψη τον σεισμικό κίνδυνο στην περιοχή, η μελέτη παρέχει σημαντικές πληροφορίες για σενάρια σεισμών και, συνεπώς, για την εκτίμηση του σεισμικού κινδύνου και της επικινδυνότητας για τη μεγαλούπολη.
Το κύριο ρήγμα της Μαρμαράς (MMF) νότια της Κωνσταντινούπολης, μιας πόλης με πληθυσμό 16 εκατομμυρίων κατοίκων, αναφέρεται ως «σεισμικό κενό»: Εκεί αναμένεται ένας πολύ ισχυρός σεισμός με μέγεθος M > 7. Αυτό μπορεί να συναχθεί από ιστορικούς καταλόγους σεισμών, που επιτρέπουν να συμπεράνουμε ότι ένα τέτοιο γεγονός συμβαίνει κατά μέσο όρο κάθε 250 χρόνια. Ο τελευταίος μεγάλος σεισμός στην περιοχή έλαβε χώρα το 1766.
Μια σημαντικός παράμετρος για τον χαρακτηρισμό ενός ενεργού ρήγματος μπορεί να προκύψει από το αν και πού το ρήγμα είναι κλειδωμένο ή μερικώς ολισθαίνον. Τα κλειδωμένα τμήματα, σε αντίθεση με τα ολισθαίνοντα τμήματα, συσσωρεύουν τεκτονική ενέργεια παραμόρφωσης μέχρι να επιτευχθεί η αντοχή του βράχου. Στη συνέχεια, αποτελούν συχνά το σημείο εκκίνησης ισχυρών σεισμών. Εάν το σημείο εκκίνησης βρίσκεται κοντά σε αστικά κέντρα, ο χρόνος έγκαιρης προειδοποίησης είναι αντίστοιχα μικρότερος.
Σεισμικοί επαναλήπτες ως δείκτες για ζώνες ολίσθησης
Όταν οι τεκτονικές πλάκες κινούνται η μία έναντι της άλλης κατά μήκος της ζώνης επαφής τους, μπορεί να παραμορφωθούν ασεισμικά με το φαινόμενο που είναι γνωστό ως ολίσθηση. Μέσα σε αυτή τη ζώνη ολίσθησης, υπάρχουν μερικές φορές εύθραυστες περιοχές που φορτίζονται από την ολίσθηση που τις περιβάλλει και στη συνέχεια σπάνε επανειλημμένα με τη μορφή μικρότερων σεισμών. Αυτοί οι σεισμοί επαναλαμβάνονται ξανά και ξανά στο ίδιο ακριβώς σημείο, με την ίδια κυματομορφή και παρόμοια ένταση, και γι’ αυτό αναφέρονται επίσης ως «σεισμικοί επαναληπτικοί». Είναι επομένως δείκτες περιοχών ερπυσμού. Αυτοί οι επαναλαμβανόμενοι σεισμοί δεν συμβαίνουν κατά μήκος κλειδωμένων τμημάτων.
Για να εντοπίσουν περιοχές ερπυσμού κάτω από τη Θάλασσα του Μαρμαρά, οι ερευνητές έψαξαν ειδικά για τέτοιους σεισμικούς επαναλαμβανόμενους σεισμούς. Η ομάδα περιελάμβανε τους Dirk Becker, Patricia Martínez-Garzón, Christopher Wollin και Marco Bohnhoff από το Γερμανικό Κέντρο Ερευνών Γεωεπιστημών στο Πότσνταμ, και τον Tuğbay Kılıç από την Τουρκική Αρχή Διαχείρισης Καταστροφών και Εκτάκτων Αναγκών AFAD.
Ως βάση για τις αναλύσεις τους, επέκτειναν σημαντικά τον υπάρχοντα κατάλογο σεισμών στην περιοχή της Μαρμαράς, ώστε να καλύπτει πλέον πλήρως τα έτη 2006 έως 2020. Τώρα καταγράφει 13.812 συμβάντα. Όλα επανατοποθετήθηκαν χρησιμοποιώντας νέους αλγόριθμους, τους λεγόμενους «template matching», και τα χαρακτηριστικά τους εξετάστηκαν με βάση διάφορα κριτήρια. Με βάση αυτά, οι επαναλαμβανόμενοι σεισμοί μπορούν να διακριθούν από τους κανονικούς σεισμούς, οι οποίοι συμβαίνουν ακανόνιστα σε χώρο και χρόνο.
Συνολικά, η ερευνητική ομάδα εντόπισε 30 σημαντικές σειρές επαναλαμβανόμενων σεισμών με 101 μεμονωμένα συμβάντα που καλύπτουν εύρος μεγέθους μεταξύ 1,7 και 3,5. Ο αριθμός των επαναλαμβανόμενων σεισμών στις διάφορες σειρές κυμαινόταν μεταξύ 2 και 9.
«Είναι εντυπωσιακό ότι σχεδόν όλες οι επαναλαμβανόμενες σειρές συμβαίνουν κατά μήκος του δυτικού τμήματος του ρήγματος της Μαρμαρά. Μόνο τρεις σειρές εντοπίστηκαν στην κεντρική-ανατολική περιοχή και καμία νότια της Κωνσταντινούπολης», συνοψίζει ο Dirk Becker, κύριος συγγραφέας της μελέτης. «Η ανάλυση των δεδομένων μας δείχνει ότι οι διαδικασίες ερπυσμού στα δυτικά αντισταθμίζουν το μεγαλύτερο μέρος της τεκτονικής ενέργειας. Αυτή η συνιστώσα ερπυσμού μειώνεται στη συνέχεια συστηματικά προς τα ανατολικά. Εκεί, τα τμήματα του ρήγματος της Μαρμαρά είναι εντελώς κλειδωμένα».
Πιθανά σενάρια σεισμού στην περιοχή της Μαρμαράς-Κωνσταντινούπολης
Ο επικείμενος μεγάλος σεισμός πιθανότατα θα έχει την εστία του σε μια πλήρως κλειδωμένη περιοχή, δηλαδή κατά μήκος του τμήματος των Πριγκηπόνησων, ακριβώς νότια της Κωνσταντινούπολης, ή δυτικά της Θάλασσας της Μαρμαράς, κατά μήκος του επίσης κλειδωμένου ρήγματος Ganos, το οποίο έσπασε για τελευταία φορά το 1912. Στην τελευταία περίπτωση, η εκτιμώμενη μέγιστη ένταση των 7,4 Ρίχτερ θα μπορούσε ακόμη και να ξεπεραστεί.
Όσον αφορά τη δυναμική ενός τέτοιου σεισμού, οι ερευνητές υποθέτουν ότι μια πιθανή έναρξη ρήξης σε μια μεταβατική περιοχή μεταξύ περιοχών με ερπυσμό και περιοχών που έχουν κλειδώσει θα είχε ισχυρότερη επίδραση στις γειτονικές περιοχές του ρήγματος που έχουν κλειδώσει. Κατά συνέπεια, μια έναρξη ρήξης στη δυτική Θάλασσα του Μαρμαρά θα εξαπλωνόταν πιθανότατα προς τα δυτικά. Αντίθετα, μια ρήξη στο τμήμα της κεντρικής-ανατολικής Θάλασσας του Μαρμαρά θα προκαλούσε τη διάδοση της ρήξης προς τα ανατολικά προς την Κωνσταντινούπολη, με αποτέλεσμα ισχυρότερη δόνηση του εδάφους στην περιοχή και, συνεπώς, υψηλότερο σεισμικό κίνδυνο.
Ο Marco Bohnhoff, επικεφαλής του Τμήματος 4.2 «Γεωμηχανική και Επιστημονική Διάτρηση» του GFZ και καθηγητής στο FU Berlin, συνοψίζει: «Η μελέτη που παρουσιάζεται εδώ παρέχει μια διαφοροποιημένη εικόνα της δυναμικής της κίνησης των πλακών σε ένα ρήγμα με κρίσιμη τάση σε κοντινή απόσταση από μια μεγαλούπολη. Η συστηματική μετάβαση μεταξύ κλειδωμένων και τμημάτων με ερπυσμό είναι μοναδική σε παγκόσμιο επίπεδο με αυτή τη μορφή. Μπορούσε να αποκρυπτογραφηθεί μόνο με τη χρήση των πιο πρόσφατων μεθόδων επεξεργασίας. Τα σενάρια που προέκυψαν από αυτή τη μελέτη για τον επικείμενο «σεισμό της Κωνσταντινούπολης» είναι απαραίτητα για μια καλύτερη εκτίμηση του κινδύνου στην περιοχή και τα μέτρα που πρέπει να ληφθούν για την καλύτερη δυνατή προστασία του τοπικού πληθυσμού».
