Bursa İli Yerleşim Alanlarının Deprem Tehlikesi: Ulubat, Bursa ve İnegöl Diri Faylarının Paleosismolojik Özellikleri / Earthquake Hazard in Urban Areas of Bursa Province: Paleosismological Properties of the Ulubat, Bursa and İnegöl Active Faults

Öz

Bu çalışma, Bursa ve çevresindeki diri fay uzanımlarının segment bazında ayrıntılı haritalanmasını ve paleosismolojik veriler ışığında deprem davranışlarının kapsamlı analizini konu almaktadır. Bursa İli, yoğun nüfus ve sanayi altyapısıyla Türkiye’nin stratejik ekonomik merkezlerinden biridir; dolayısıyla bölgenin deprem riski açısından bütüncül değerlendirilmesi kritik öneme sahiptir. Ulubat Fayı’nın doğu segmentine yönelik paleosismolojik analizler, yaklaşık 1855 yıldır sismik olarak suskun bir dönem geçirdiğini ortaya koymuştur. Bu durum, Bursa İli Nilüfer bölgesinde gelecekte meydana gelebilecek büyük bir depremin potansiyeline işaret etmektedir. Bursa kent merkezinde gerçekleştirilen hendek çalışmaları, Bursa Fayı’nın son 12 bin yılda en az altı yüzey kırığı ürettiğini ve bu depremlerin yaklaşık 2.000 yıllık periyotlarla tekrarlandığını ortaya koymuştur. Ayrıca, İnegöl Fayı’nda yürütülen hendek çalışmaları, fay boyunca son 12 bin yılda en az beş yüzey kırığının meydana geldiğini ve son büyük depremin yaklaşık 2.500 yıldan daha öncesinde gerçekleştiğini göstermektedir. Elde edilen veriler, Bursa ve İnegöl faylarının eş zamanlı ya da kısa aralıklarla kırılarak birbirini tetikleme potansiyeline sahip olduğunu vurgulamıştır. Bu anlamda, 1855 Bursa depremine bağlı oluşan yüzey kırığının, İnegöl Fayı üzerinde gerilim birikimini tetiklemiş olabileceği değerlendirilmiştir. Bu durum, İnegöl Fayı üzerinde 2.500 yıllık sismik suskunluk dönemi ardından her an yüzey kırığı meydana getirebilecek bir deprem (M=6,2-6,9) olma olasılığının yüksek olduğunu ortaya koymaktadır. Tüm bulgular, Bursa ve çevresindeki fayların bölgenin depremselliği açısından kritik bir rol oynadığını ortaya koymakta; özellikle Bursa ve İnegöl faylarının ardışık kırılmalar yoluyla yüksek deprem tehlikesi oluşturduğu gerçeğini güçlendirmektedir. Bu kapsamlı analizler, bölgenin sismotektonik dinamiklerinin daha derinlemesine anlaşılmasına katkı sağlamaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Paleosismoloji
• Bursa
• Diri Fay
• Sismik Tehlike

Destekleyen Kurum

Bu çalışma, Afet ve Acil Durum Yönetimi Başkanlığı Ulusal Deprem Araştırma Programı (UDAP) tarafından UDAP-G-18-01 kodlu proje kapsamında desteklenmiştir.

Proje Numarası

UDAP-G-18-01

Teşekkür

Çalışma sırasında toplanan organik çökeller Beta Analytic, Inc., laboratuvarlarında tarihlendirilmiştir.

Earthquake Hazard in Urban Areas of Bursa Province: Paleosismological Properties of the Ulubat, Bursa and İnegöl Active Faults

Öz

This study provides a detailed mapping of active fault segments in Bursa and its surrounding regions, along with a comprehensive analysis of seismic behavior derived from paleoseismological data. As one of Türkiye’s strategic economic centers with a dense population and industrial infrastructure, Bursa requires a holistic seismic risk assessment for effective disaster preparedness and mitigation. Paleoseismological analyses of the eastern segment of the Ulubat Fault indicate that it has been in a seismic quiescence period for approximately 1855 years. This prolonged period of inactivity highlights the potential for a large earthquake in the future around the Nilüfer Region of Bursa. Trench investigations conducted in Bursa city-centre reveal that the Bursa Fault has produced at least six surface ruptures over the past 12,000 years, recurring approximately every 2,000 years. Additionally, trench studies on the İnegöl Fault indicate that the İnegöl Fault has produced at least five surface ruptures over the last 12,000 years, with the most recent major earthquake occurring more than 2,500 years ago. Obtained results emphasize the potential for the Bursa and İnegöl faults to rupture simultaneously or in close succession, possibly triggering one another. Thus, the surface rupture caused by the 1855 Bursa earthquake is evaluated to have potentially triggered stress accumulation along the İnegöl Fault. This situation reveals a high probability of a surface-rupturing earthquake (M=6.2-6.9) occurring at any time on the İnegöl Fault, after 2500 years of seismic silence. Overall, these findings underscore the critical role of the faults in Bursa and its surroundings within the regional seismicity. In particular, the potential for sequential ruptures along the Bursa and İnegöl faults presents a significant earthquake hazard. This comprehensive analysis contributes to a deeper understanding of the seismotectonic dynamics of the region, providing valuable insights for seismic hazard assessment and risk mitigation efforts.

Anahtar Kelimeler

• Paleoseismology
• Bursa
• Active Fault
• Seismic Hazard

Proje Numarası

UDAP-G-18-01

Kaynakça

1. Aktuğ, B., Nocquet, J. M., Cingoz, A., … & Tekgül, A. (2009). Deformation of western Turkey from a combination of permanent and campaign GPS data: limits to block-like behaviour. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 114(B10), 1-22. https://doi.org/10.1029/2008JB006000
2. Alçiçek, M. C., Karabacak, V., Okay, A. I. ve Kaya, T. T. (2023). İnegöl Havzası'nın Stratigrafisi ve Tektono-Sedimanter Gelişimi (KB Anadolu), (Proje no: 119Y208). TÜBİTAK 1001 Projesi Final Raporu.
3. Ambraseys, N. N, Finkel, C. F. (1991). Long-term seismicity of Istanbul and the Marmara Sea region. Terra Nova, 3(5), 527–539. https://doi.org/10.1111/j.1365-3121.1991.tb00188.x
4. Barka A. A. &Kadinsky-Cade K. (1988). Strike-slip fault geometry in Turkey and its influence on earthquake activity. Tectonics, 7(3), 663-684. https://doi.org/10.1029/TC007i003p00663
5. Barka, A. (1992). The North Anatolian Fault Zone. Annales Tectonicae, 6, 164-195.
6. Barka, A., Reilinger, R., Şaroğlu, F. & Şengör, A. M. C. (1995). The İsparta angle: its importance in the neotectonics of the eastern Mediterranean region. Pişkin, Ö., Ergün, M., Savaşçın, M.Y. & Tarcan, G. (Ed.,). IESCA-1995 Proceedings da, 3-17.
7. Barka, A. A. (1997). Neotectonics of the Marmara Region, Active Tectonics of the northernwestern Anotolia-the Marmara poly-project, ETH, Zurich, 55-87.
8. Elma, İ., Özçelik, B., Karabacak, V., Özkaymak, Ç., ve Sümer, Ö. (2024). Eskişehir Fayının İnönü-Oklubalı Segmentine ait İlk Paleosismolojik Bulgular. Türk Deprem Araştırma Dergisi, 6(2), 349-368. https://doi.org/10.46464/tdad.1465558

9. Elma İ., Safarov M. A., Karabacak V., Özkaymak Ç. ve Sümer Ö. (2025). Eskişehir Fayı’nın Uzun Dönem Kayma Hızı ve Paleosismolojisi. 77. Türkiye Jeoloji Kurultayı, Bildiri Özleri Kitabı, 14-21 Nisan 2025, MTA, Ankara.
10. Emre, Ö., Doğan, A., Duman, T. Y. & Özalp, S. (2011a). 1:250.000 Ölçekli Türkiye Diri Fay Haritası Serisi, Bursa (NK 35-12) Paftası. Seri No: 9. Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara-Türkiye.
11. Emre, Ö., Doğan, A., Özalp, S., Yıldırım, C. (2011b). 1:250.000 Ölçekli Türkiye Diri Fay Haritası Bandırma (NK 35-11b) Paftası. MTA 1:250.000 Ölçekli Diri Fay Haritaları Serisi, Seri No: 3, 55 s., Ankara-Türkiye.
12. Emre, Ö., Duman, T. Y., Özalp, S. (2011c). 1:250.000 Ölçekli Türkiye Diri Fay Haritası Serisi, Kütahya (NJ 35-4) Paftası. Seri No: 10, Maden Tetkik ve Arama Genel Müdürlüğü, Ankara-Türkiye.
13. Emre, Ö., Duman, T. Y., Özalp, S., Elmacı, H., Olgun, Ş. & Şaroğlu, F. (2013). Active fault map of Turkey with an explanatory text 1:1.250.000 scale. General Directorate of Mineral Research and Exploration Special Publication Series 30, Ankara, Turkey.
14. Emre, Ö., Duman, T. Y., Özalp, S., Şaroğlu, F., Olgun, Ş., Elmacı, H. & Çan, T. (2018). Active fault database of Turkey. Bulletin of Earthquake Engineering, 16, 3229-3275. https://doi.org/10.1007/s10518-016-0041-2
15. Eyidogan, H., Akinci, A. & Polat, O. (1997). The characteristics of site, source and regional attenuation in the vicinity of Bursa city, northwestern Turkey. In Cakmak, A.S., Erdik M. & Durukal E. (Eds.), Proceedings of 8th international conference on soil Dynamics and earthquake engineering. İstanbul, 32-33.
16. Karabacak, V., Sancar, T., Sağlam Selçuk, A. & Büyükdeniz, Y. (2021). Paleoseismicity of the Ulubat Fault: Inferences on Seismic Behaviour of the Southern Branch of the North Anatolian Fault Zone, South Marmara. Turkish Journal of Earthquake Research 3(1), 1-19. https://doi.org/10.46464/tdad.909358
17. Karabacak, V., Sançar, T., Yıldırım, G. & Uysal, I. T. (2022). When did the North Anatolian fault reach southern Marmara, Turkey?. Geology, 50(4), 432–436. https://doi.org/10.1130/G49726.1
18. McKenzie, D. (1978). Active tectonics of the Alpine-Himalayan Belt. The Aegean Sea and Surrounding regions. Geophysical Journal International, 55(1), 217-254. https://doi.org/10.1111/j.1365-246X.1978.tb04759.x
19. Meade, B.J., Hager, B.H., McClusky, S. C., … & Özener, H. (2002). Estimates of seismic potential in the Marmara region from block models of secular deformation constrained by GPS measurements. Bulletin of the Seismological Society of America, 92(1), 208-215.
20. Okay, A. I. (1984). Kuzeybatı Anadolu'da yer alan metamorfik kuşaklar. Ketin Sempozyumu, 20-21 Şubat 1984, Türkiye Jeoloji Kurumu Yayını, 83-92.
21. Okay, A. I., Satır, M., Zattin, M., Cavazza, W., Topuz, G. (2008). An Oligocene ductile strikeslip shear zone: the Uludağ massif, northwestern Turkey - Implications for the westward translation of Anatolia. Bulletin of the Geological Society of America, 120, 893-911. https://doi.org/10.1130/B26229.1
22. Özaksoy, V. (2018). On the distinction of tectonic and nontectonic faulting in palaeoseismological research: a case study from the southern Marmara region of Turkey. International Journal of Earth Sciences (Geologische Rundschau), 107, 1777-1788. https://doi.org/10.1007/s00531-017-1571-9
23. Özalp, S., Emre, O. & Dogan, A. (2013). The segment structure of Southern Branch of the North Anatolian Fault and paleoseismological behaviour of the Gemlik Fault, NW Anatolia. Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 147, 1-17.
24. Öztin F. & Bayülke N. (1990). Historical earthquakes of İstanbul, Kayseri and Elazığ. Earthquake Research Department, General Directorate of Disaster Affairs, Ministry of Public Works and Settlement Report, Ankara, 22 p.
25. Ramsey B. C. (2009). Bayesian analysis of radiocarbon dates. Radiocarbon, 51(1), 337-360. https://doi.org/10.1017/S0033822200033865
26. Reilinger, R., McClusky S., Vernant P., … & Karam, G. (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), Article B05411. https://doi.org/10.1029/2005JB004051
27. Reimer P.J., Bard E., Bayliss A., Beck J.W., Blackwell P.G., Ramsey B.C., Buck C.E., Cheng H., Edwards R.L., Friedrich M., Grootes P.M., Guilderson T.P., Haflidason H., Hajdas I., Hatté C., Heaton T.J., Hoffmann D.L., Hogg A.G., Hughen K.A., Kaiser K.F., Kromer B., Manning S.W., Niu M., Reimer R.W., Richards D.A., Scott E.M., Southon J.R., Staff R.A., Turney C.S.M. & van der Plicht J. (2013). IntCal13 and Marine13 radiocarbon age calibration curves 0 50,000 years cal BP. Radiocarbon 55(4),1869-1887. https://doi.org/10.2458/azu_js_rc.55.16947
28. Sandison, D. (1855). Notice of the Earthquakes at Brussa. The Quaternely Journal of the Geological Society of London, 11, 543-544.
29. Selim, H. H. & Tuysuz, O. (2013). The Bursa-Gönen Depression, NW Turkey: a complex basin developed on the North Anatolian Fault. Geological Magazine, 150(5), 801-821. https://doi.org/10.1017/S0016756812000945
30. Selim, H. H., Tuysuz, O., Karakas, A. & Tas, K. O. (2013). Morphotectonic evidence from the southern branch of the North Anatolian Fault (NAF) and basins of the south Marmara sub-region, NW Turkey. Quaternary International, 292, 176-192. https://doi.org/10.1016/j.quaint.2012.11.022
31. Şaroğlu, F., Emre, Ö. & Boray, A. (1987). Türkiye'nin aktif fayları ve depremsellikleri (Rapor No: 8174). Maden Tetkik Arama Genel Müdürlüğü, 394s. Ankara (yayımlanmamış).
32. Şengör, A. M. C. (1979). The North Anatolian transform fault: its age, offset and tectonic significance. Journal of the Geological Society London, 136, 269-282. https://doi.org/10.1144/gsjgs.136.3.0269
33. Şengör, A. M. C., Görür, N. & Şaroğlu, F. (1985). Strike-slip deformation basin formation and sedimentation: Strike-slip faulting and related basin formation in zones of tectonic escape: Turkey as a case study. In Biddle, K. T. & Christie-Blick, N. (Eds.), Strike-slip faulting and basin formation. The Society of Economic Paleontologists and Mineralogists Special Publications 37, pp 227-264.
34. Şengör, A. M. C., Tüysüz, O., Imren, C., Sakınc, M., Eyidogan, H., Görür, N., Le Pichon, X., Rangin, C. (2005). The North Anatolian Fault: A New Look. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 33, 37-112.
35. Seyitoglu G., Kaypak B., Aktug B., Gurbuz E., Esat K. & Gurbuz A. (2016). A hypothesis for the alternative southern branch of the North Anatolian Fault Zone, Northwest Turkey. Geological Bulletin of Turkey, 59(2), 115- 130. https://doi.org/10.25288/tjb.298155
36. Seyitoğlu, G. & Korhan, E. (2022). Uludağ Extensional Metamorphic Core Complex: Preliminary Field Observations. Bulletin of the Mineral Research and Exploration, 169, 49-61. https://doi.org/10.19111/bulletinofmre.1029034
37. Sieberg, A. (1932). Erdbebengeographie. In Gutenberg, B. (Ed.), Handbuchder Geophysik, Band IV (pp. 527–1005). Berlin: Bornträger.
38. Wells D. L. & 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(4), 974-1002.