Abstract Using analogue techniques, we attempted to model the complex tectonic deformation pattern observed along the North-Anatolian Fault in the Sea of Marmara from morpho-bathymetry and seismic reflection images. In particular this paper focuses on the so-called Cinarcik segment of the fault connecting the eastern Izmit segment, which entirely ruptured during the Mw 7.4, 1999 earthquake, to the western segment of the Central High. The Cinarcik segment, potentially loaded after the Izmit earthquake, is expected to rupture during an earthquake occurring in the near future, possibly the next decades, with a high potential to affect the Istanbul metropolitan area. Our analysis suggests that the development of the observed structures accommodating strike-slip, transtensional and transpressional deformations, could be explained by changes in the geometry of fault segments within a right-lateral strike-slip tectonic regime. Tectonic deformations were reproduced in the analogue model by imposing a small (about 10°) and sharp difference in the relative orientations of the strike-slip segments at the edges of a major releasing bend. In the model slower strain accumulation occurs along the analogue of the Cinarcik segment than along the analogue of the Izmit segment of the fault. This would predict a delay for earthquakes triggered by stress transfer between the Izmit and Cinarcik segments. The model further predicts that most of the deformation in the Cinarcik basin is controlled by the sharp changes in the geometry of the fault itself.

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马尔马拉海北安纳托利亚断层的构造变形建模

摘要 使用模拟技术，我们试图从形态测深和地震反射图像模拟沿马尔马拉海北安纳托利亚断层观察到的复杂构造变形模式。本文特别关注连接伊兹密特东段（在 1999 年 Mw 7.4 地震期间完全破裂）到中高压西段的断层的所谓 Cinarcik 段。Cinarcik 段可能在伊兹米特地震后加载，预计在不久的将来（可能是未来几十年）发生的地震中破裂，很有可能影响伊斯坦布尔大都市区。我们的分析表明，观察到的结构的发展适应了走滑、横张和横压变形，可以通过右侧走滑构造体系内断层段几何形状的变化来解释。通过在主要释放弯曲边缘的走滑段的相对方向上施加一个小的（大约 10°）和急剧的差异，在模拟模型中再现了构造变形。在模型中，沿着 Cinarcik 段的类似物发生的应变积累比沿着断层的 Izmit 段的类似物发生的更慢。这将预测由 Izmit 和 Cinarcik 段之间的应力转移引发的地震延迟。该模型进一步预测，Cinarcik 盆地的大部分变形是由断层本身几何形状的急剧变化控制的。通过在主要释放弯曲边缘的走滑段的相对方向上施加一个小的（大约 10°）和急剧的差异，在模拟模型中再现了构造变形。在模型中，沿着 Cinarcik 段的类似物发生的应变积累比沿着断层的 Izmit 段的类似物发生的更慢。这将预测由 Izmit 和 Cinarcik 段之间的应力转移引发的地震延迟。该模型进一步预测，Cinarcik 盆地的大部分变形是由断层本身几何形状的急剧变化控制的。通过在主要释放弯曲边缘的走滑段的相对方向上施加一个小的（大约 10°）和急剧的差异，在模拟模型中再现了构造变形。在模型中，沿着 Cinarcik 段的类似物发生的应变积累比沿着断层的 Izmit 段的类似物发生的更慢。这将预测由 Izmit 和 Cinarcik 段之间的应力转移引发的地震延迟。该模型进一步预测，Cinarcik 盆地的大部分变形是由断层本身几何形状的急剧变化控制的。在模型中，沿着 Cinarcik 段的类似物发生的应变积累比沿着断层的 Izmit 段的类似物发生的更慢。这将预测由 Izmit 和 Cinarcik 段之间的应力转移引发的地震延迟。该模型进一步预测，Cinarcik 盆地的大部分变形是由断层本身几何形状的急剧变化控制的。在模型中，沿着 Cinarcik 段的类似物发生的应变积累比沿着断层的 Izmit 段的类似物发生的更慢。这将预测由 Izmit 和 Cinarcik 段之间的应力转移引发的地震延迟。该模型进一步预测，Cinarcik 盆地的大部分变形是由断层本身几何形状的急剧变化控制的。