Turkije ligt in een van de meest seismisch actieve gebieden ter wereld, waar de Euraziatische plaat, de Afrikaanse plaat, de Arabische plaat en de Anatolische plaat samenkomen. De complexe interactie tussen platen heeft in de geschiedenis vele malen verwoestende aardbevingen veroorzaakt. Een van de beroemdste gebeurtenissen was de aardbeving in Erzincan in 1939, waarbij meer dan 30.000 mensen om het leven kwamen, en sindsdien lijken de aardbevingen zich westwaarts te hebben gemigreerd in een trap langs de North Anatolia Fault. Veel wetenschappelijke onderzoekers oordelen dan ook dat de volgende grote aardbeving hoogstwaarschijnlijk zal plaatsvinden onder de Zee van Marmara ten zuiden van Istanbul.

De Noord-Anatolische breuk in de Zee van Marmara heeft in meer dan 250 jaar geen grote aardbeving meegemaakt, wat heeft geleid tot bezorgdheid in de wetenschappelijke gemeenschap dat tektonische stress zich gedurende een lange periode in het gebied kan hebben opgehoopt. Hoewel relevant onderzoek al tientallen jaren wordt voortgezet, is de fijne structuur van breuken diep onder de zee altijd moeilijk te verklaren geweest, wat wetenschappers grotendeels heeft beperkt in het nauwkeurig beoordelen van de mogelijke breuklocaties van toekomstige aardbevingen en het geven van meer gerichte suggesties voor rampenpreventie en -mitigatie.

Om deze leemte op te vullen leidde Yasuo Ogawa, emeritus hoogleraar aan het Center for Multidimensional Resilience Research aan het Institute of Comprehensive Studies aan de Tokyo University of Science, Japan, een systematisch onderzoek naar het gebied onder de Zee van Marmara in samenwerking met Tülay Kaya-Eken, een assistent-professor aan de Bogazici Universiteit in Turkije. Relevante resultaten zijn onlangs gepubliceerd in het tijdschrift "Geology". Het onderzoeksteam heeft het eerste driedimensionale elektromagnetische structuurmodel geconstrueerd dat dit belangrijke gebied bestrijkt, en biedt een nieuw perspectief voor het begrijpen van de relatie tussen de verschillen in fysieke eigenschappen binnen de breuklijn en het ontstaan ​​van aardbevingen.

In tegenstelling tot traditionele methoden die vertrouwen op seismische golven om ondergrondse structuren te ‘doorzien’, maakt dit onderzoek gebruik van elektromagnetische signalen in plaats van seismische signalen. Het team verzamelde observatiegegevens van meer dan twintig eerder ingezette lokale magnetoweerstandsstations (magnetische geodetische peilstations), die de kleine impact van de diepe structuren van de aarde op het natuurlijke elektromagnetische veld registreerden. Met behulp van een driedimensionale inversiemethode reconstrueerden onderzoekers de elektrische distributie binnen een diepte van tientallen kilometers onder de Zee van Marmara, wat een driedimensionaal beeld is van de weerstand van het ondergrondse medium.

De analyseresultaten laten zien dat de ruimtelijke verdeling van de soortelijke weerstand in dit gebied uiterst complex is, met zowel bandvormige gebieden met een aanzienlijk lagere weerstand als "harde blokken" met een aanzienlijk hogere weerstand. Studies hebben uitgewezen dat een lage soortelijke weerstand vaak wordt geassocieerd met watervoerende of vloeistofrijke gesteenten, die qua mechanica relatief "zwak" zijn; integendeel, gebieden met een hoge weerstand komen gewoonlijk overeen met hardere en meer gesloten aardkorstblokken. Het is deze structuur van kracht en zwakte die een potentiële fase biedt voor de ontwikkeling en breuk van toekomstige grote aardbevingen.

"Ogawa Yasuo zei dat de afwijkingen met hoge weerstand die ze observeerden, afgesloten gebieden vertegenwoordigen waar de stress zich ophoopt. Deze kenmerken bieden belangrijke aanwijzingen voor het begrijpen van het foutmechanische proces." Het onderzoeksteam speculeert dat toekomstige grote aardbevingen waarschijnlijk scheuren zullen veroorzaken aan de grenzen van sterke en zwakke zones, of aan de randen van 'afgesloten' zones met hoge weerstand. Het is waarschijnlijker dat deze locaties zwakke schakels worden voor spanningsconcentratie en breukvoortplanting.

Het werk wordt beschouwd als een belangrijke stap in de richting van het beantwoorden van een kernvraag met betrekking tot de veiligheid van tientallen miljoenen inwoners van Türkiye: waar precies zal de volgende grote aardbeving ontstaan ​​en uitbarsten. Yasuo Ogawa wees erop dat het nieuw gebouwde driedimensionale elektromagnetische model kan worden gebruikt om de locatie van de breukinitiatie en de mogelijke omvang van potentiële gigantische aardbevingen te evalueren, wat een kwantitatieve basis biedt voor toekomstige risicobeoordeling en veerkrachtplanning. De onderzoekers benadrukten ook dat voortdurende elektromagnetische observaties in combinatie met andere geofysische monitoringmethoden naar verwachting de voorspellingen van het aardbevingsgevaar op lange termijn zullen verbeteren, waardoor menselijke slachtoffers en economische verliezen tot een minimum worden beperkt voordat de volgende grote breuk van de North Anatolia Fault arriveert.