Deprem ve olusumu

a.    Giriş:

Yerkabuğu içindeki kırılmalar nedeniyle ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin dalgalar halinde yayılarak geçtikleri ortamları ve yer yüzeyini sarsma olayına “Deprem” denir.

Depremin nerede oluştuğunu, deprem dalgalarının yerküresi içinde ne şekilde yayıldıklarını, ölçü aletleri ve yöntemlerini, kayıtların değerlendirilmesini ve deprem ile ilgili diğer konuları inceleyen bilim dalına “Sismoloji” denir.

b.    Genel Bilgiler:

            (1)     Depremin Oluş Nedenleri :

Depremlerin meydana gelmesi dünyanın yapısı     ile ilgilidir. Dünyanın iç yapısı jeolojik ve jeofizik çalışmalar sonucu elde edilen verilerin desteklendiği bir yeryüzü modeli bulunmaktadır. Dünya yaklaşık 6371 km yarıçapında, küresel bir şekle sahip olup, ortalama yoğunluğu 2.7 g/cm3 civarındadır. Yerküre dıştan içe doğru yerkabuğu, manto ve çekirdek denen ana katmanlardan oluşmaktadır. Yerkürenin en dıştaki katmanı olan yerkabuğu, karalarda ortalama 30-50 km, okyanusların altında ise 7-10 km lik bir kalınlığa sahip kırılgan kısımdır. Sığ ve orta derinlikteki depremler bu kesimde meydana  gelmektedir.

Yerkürenin dış kısmında kalınlığı kıtasal alanlarda 100-150 km, okyanus alanlarda 70-80 km arasında değişen Litosfer (Taşküre) vardır. Kırılgan bir yapıya sahip olduğundan derin depremler Litosfer içinde meydana gelmektedir. Kıtalar ve okyanuslar bu litosferde yer almaktadır.

Litosfer ile çekirdek arasında kalan ve kalınlığı  2900 km ye kadar uzanan manto katmanı bulunmaktadır. Manto katmanı genelde katı olmakla beraber yüzeyden derine inildikçe içinde yerel sıvı ortamları bulunmaktadır. Mantonun altındaki çekirdeğin Nikel-Demir karışımından oluştuğu kabul edilmektedir. Taşkürenin altında Astenosfer denilen yumuşak üst manto bulunmaktadır.

Yer yuvarının genel yapısı

        

(a)      Levha Tanımı ve Levhaların Yer Değiştirmesi

Milyarlarca yıldır var olan dünyamızın çehresi, bugüne kadar birçok kez değişmiştir. Yer kabuğunun yüzeyi tek bir bütünsel kabuktan değil, küresel şeklini bozmadan; çatlamış yumurta kabuğu gibi pek çok parçalardan oluşmuştur. Bazen üzerinde okyanusal ve kıtasal kabuk alanlarını birlikte kapsayabilen bu tek, dev ya da küçücük kabuk parçalarına levha denilmektedir. Bu levhalar Şekil’de görüldüğü gibi bir yayılma kutbu ekseni etrafında hareketlerini sürdürmektedirler.

        

Levhaların yayılma kutbu çevresindeki hareket yönleri (Ketin ve Canıtez, 1979).

Yer kabuğunda Büyük Okyanus, Avrasya, Arabistan, Güney Amerika, Kuzey Amerika, Afrika, Nazka, Hindistan-Avustralya, Antarktika, Kokos, Tongo, Anadolu levhası gibi levhaların dışında birçok küçük levha daha bulunmaktadır. Levhalar kıtaları oluşturan kıtasal kabuk ile okyanusların tabanındaki kısmı oluşturan okyanusal kabuktan, ya da sadece bunlardan birinden meydana gelebilirler.

Dünyanın merkezî kısımlarında üretilen ısı mantodan geçerek daima dışarıya doğru ilerlemeye çalışır. Bu olay üst mantonun hareketlenmesine ve burada konveksiyon akımlarının gelişmesine neden olur. Bu hareketler yeryüzünü kaplayan kırılgan yer kabuğu parçalarıyla (levhalar) sürtünme nedeniyle, onların hareket etmesine, buna bağlı olarak oluşan kırıklardan da yanardağların püskürmesine, kıtalar arasındaki okyanusların açılmasına ya da kapanmasına neden olurlar.

  

Levhaların birbirinden uzaklaşması ve biri diğerinin altına dalan levhalar.

Levhaların kıtasal kabukları kimi zaman gölde serbestçe yüzen sallar gibi birbirinden uzaklaşırken, kimi zaman da birbirine yaklaşırlar. Yakınlaşma, okyanusal kabuğun kırılarak yerin içerisine doğru dalmasına, bu şekilde okyanusal kabuğun dalarak tükenmesinden sonra da çarpışmasına neden olur. Kıtasal kabuk kesimlerinin, birbirinden uzaklaşan konveksiyon akımlarının etkisi altında kalmasıyla ise, kabuk iki parçaya ayrılır ve parçalar birbirinden uzaklaşmaya başlarlar (riftleşme). Bu uzaklaşma iki parça arasında genişleyen bir okyanus ile büyüyen bir okyanusal kabuğun gelişmesini sağlar.

Konveksiyon akımlarının yükseldiği yerlerde levhalar birbirinden uzaklaşmakta ve ortaya çıkan sıcak magma okyanus ortası sırtlarını oluşturmaktadır. Orta Atlantik Sırtı ve Pasifik Sırtı bu tür levha sınırlarıdır.

Levhaların birbirine değdikleri bölgelerde sürtünmeler ve sıkışmalar olmakta, sürtünen levhalardan biri aşağıya mantoya batmakta, yaklaşık yüzlerce km derinlikte Astenosfere girerek ergimektedir.

Bu levhaların sınırları dünyada depremlerin oldukları yerler olarak karşımıza çıkmaktadır. Dünyada olan depremlerin hemen büyük çoğunluğu bu levhaların birbirini zorladıkları levha sınırlarında dar kuşaklar üzerinde oluşmaktadır. Birbirini iten ya da diğerinin altına giren iki levha arasında, harekete engel olan bir sürtünme kuvveti bulunmaktadır.

Bu hareketlerin ve yer kabuğu altında sıvı halde bulunan magmanın basıncında soğuma vb. nedenlerle meydana gelen basınç değişimleri, yer kabuğunda gerilmeler oluşturmaktadır. Sürtünme kuvvetinin yenilmesiyle ortaya çıkan hareket, yer kabuğunda artan gerilmelerin zayıf olan bölgelerde taşıma gücünü aşarak ani bir kayma (yırtılma) olmasına neden olurlar.

(b)      Fay Oluşumu ve Tipleri

Kıtasal kabuk levhalarının, yan yana geldikleri orojenik kuşaklarda, birbirlerine doğru hareket etmelerinden dolayı, yer kabuğunun kendisi ile okyanuslar ve denizlerin tabanındaki sedimanter kayalar birlikte, üst üste bulunan defter sayfaları gibi kıvrılır ya da yırtılır kırılırlar. Oluşan bu türden kırılmalara fay denilir.

Faylar, yer kabuğundaki birbirine doğru hareket eden sıkışma kuvvetleriyle oluşabileceği gibi, birbirine göre ters yönde oluşan genişleme kuvvetleriyle de gelişebilirler. Üç tipte fay oluşur:

                                                                             

                             

-  Normal fay,

-  Ters fay 

-  Doğrultu atımlı fay

Fayın her iki tarafında kalan kaya kütlelerine blok denir. Yeryüzündeki fay çizgisinin derinlere uzanan şekline de fay düzlemi denir.

      Normal fay                                                                                                 Ters fay     

Doğrultu atımlı  fay

Faylar hareket yönlerine göre isimlendirilmektedir. Normal ya da ters atımlı faylarda parçalardan biri diğerine göre yükselirken, doğrultu atımlı faylar da, yatay hareket sonucu meydana gelmektedir. Doğrultu atımlı faylarda bloklarda herhangi bir yükselme olmaksızın farklı yönlere doğru hareket ederler. Parçalardan her birinin diğerine göre hareket yönü de bu tür fayların sağ veya sol yönlü bir fay olduğunu göstermektedir.

Normal faylanma genelde yerkabuğunun yatay çekme kuvveti sonucu oluşurken, ters faylanma basınç kuvveti sonucu oluşmaktadır. Normal faylanma arasındaki blok çökerse “Graben” (Çöküntü), iki blok arasındaki bir yükselti bloğu kalırsa “Horst” (yükselti) olarak adlandırılmaktadır.

Faylarda blokların hareketi

            (2)     Deprem Türleri:

                                  

Depremleri oluş nedenlerine göre sınıflamak mümkündür. Dünyada ve ülkemizde olan depremlerin büyük bir çoğunluğu levhaların hareketi sonucu oluşan “TEKTONİK” depremlerdir. İkinci tip depremler volkanların püskürmesi sonucu oluşan “VOLKANİK” depremlerdir. Bu deprem yanardağlarla  ilgili olduklarından yereldirler.

Bir başka tip depremler de “ÇÖKÜNTÜ” depremleridir. Bunlar yer altındaki mağara, kömür ocaklarında galerilerin çökmesi sonucu oluşur. Odağı deniz dibinde olan derin deniz depremlerinden sonra, denizlerde kıyılara kadar oluşan ve bazen kıyılarda büyük hasarlara neden olan dev deniz dalgalarına “TSUNAMİ” denir. Bu tür dalgaların sarsıntıdan ziyade yıkıcı etkileri vardır. Buna örnek olarak tektonik bir deprem olen güney asya depremi verilebilir.

Tsunami oluşumu

En yıkıcı ve hasar oluşturan depremler tektonik depremlerdir. Yani yıkıcı depremler, yer kabuğundaki faylanmanın bir sonucudur. Fakat her deprem yeni bir fayın oluştuğunu göstermez. Daha önce oluşmuş fay düzlemi boyunca yeni hareketler, iki eski yanyana gelmiş kıtanın birbirine göre hareketlenmesi yeni depremleri oluşturabilir.

Yani, deprem oluşturan faylar diri (aktif) faylardır. Diri faylar çakıl, kum, mil, kil ve çamur yığınlarından oluşan ve alüvyon olarak tanımlanan, henüz yeterince sıkılaşmamış ve sıkılaşmaya devam etmekte, çoğunlukla en genç yaşta olan çökelleri kesmektedir (Şekil 3.2). Aktif olmayan eski faylar ise alüvyon çökelleri ya da daha yaşlı sedimanter kayalar tarafından örtülmüşlerdir.

                                                              

            (3)     Deprem Nasıl Oluşur?

           

Fayların oluşmasında yer kabuğundaki sıkışma ve genişleme kuvvetleri en önemli rolü oynamaktadır. Bu tür kuvvetler kırıklar boyunca kaya kütlelerini hareket ettirmektedir. Ancak kırıklar boyunca kaya kütleleri hareket ettirilemediği bazı bölümlerde ise yoğun bir enerji birikmesine neden olmaktadır. Yerin derinliklerinde biriken enerjinin, sonuçta bir şekilde boşalması gerekmekte olup, bu enerjinin boşalması sırasında da yer sarsıntıları (depremler) oluşmaktadır. Kısaca deprem yer içerisinde fay düzlemi olarak tanımlanan kırıklar üzerinde biriken enerjinin aniden boşalması sonucunda gelişen bir olgudur. Şekil’de görüldüğü üzere kırılma anına kadar bir çubukta olan değişiklikler, kaya kütlelerin kırılma anına kadar da benzer şekilde gelişmektedir.

   Deprem oluşum mekanizması (FEMA.1999)

            (4)     DEPREM PARAMETRELERİ

Herhangi bir deprem oluştuğunda bu depremin tariflenmesi ve anlaşılabilmesi için deprem parametreleri olarak tanımlanan bazı kavramlardan söz edilmektedir.

(a)     Odak Noktası (Hiposantr)

Deprem enerjisinin ilk boşalmaya başladığı yer ve aynı zamanda sismikdalgaların çıkış kaynağı olan merkez (nokta) depremin odak noktası ya da merkezi olarak tanımlanmaktadır.

(b)     Dış Merkez (Episantr)

Odak noktasına en yakın olan yer üzerindeki noktadır. Depremin en çok hasar yaptığı veya en kuvvetli olarak hissedildiği noktadır.

(c)     Odak derinliği

Depremde enerjinin açığa çıktığı noktanın yer yüzünden en kısa uzaklığı, odak derinliği olarak adlandırılır. Bu derinliğin yaklaşık 60 km den az olduğu durumlarda sığ, 60 km – 300 km arasında orta derinlikte ve 300 km’ den fazla ise derin depremler söz konusudur. Yıkıcı depremler daha çok sığ odaklı depremlerdir. Ülkemizdeki depremlerin odak derinliği genellikle 10-30 km arasındadır.

Depremin odak noktası ve merkez üssü

(ç)     Eşşiddet eğrileri

                                  

Aynı şiddette sarsılan noktaları birbirine bağlayan noktalara denir. Bu eş mesafede hareket eden dalgalar, deprem anında oluşan sismik Cisim dalgaları (P ve S) ve Yüzey dalgalarından (R ve L) herhangi biridir.

                                  

(d)     Zemin İvmesi

Zemin üzerindeki bir birim kütlenin üzerine deprem nedeniyle gelen deprem kuvvetinin ölçüsü olan zemin hareket parametresidir.

(e)     Şiddet

Herhangi bir derinlikte olan depremin, yeryüzünde hissedildiği bir noktadaki etkisinin ölçüsü olarak tanımlanmaktadır. Depremin şiddeti , depremin yapılar, doğa ve insanlar üzerindeki etkilerinin bir ölçüsü olarak tanımlamak mümkündür. Şiddet, depremin kaynağındaki büyüklüğü hakkında doğru bilgi vermemekle beraber, deprem dolasıyla oluşan hasarı yukarıda belirtilen etkenlere bağlı olarak yansıtır.

Depremin şiddeti, depremlerin gözlenen etkileri sonucunda ve uzun yılların vermiş olduğu deneyimlere dayanılarak hazırlanmış olan “Şiddet Cetvellerine” göre değerlendirilmektedir. Önceden hazırlanmış olan bu cetveller, her şiddet derecesindeki depremlerin insanlar, yapılar ve arazi üzerinde meydana getireceği etkileri belirlemektedir. Bir deprem oluştuğunda o bölgede meydana gelen etkiler gözlenerek şiddet cetvelinde hangi şiddet derecesine karşı geldiği tespit edilebilir.

Bu konuda farklı şiddet tanımları olmakla ve farklı şiddet cetvelleri geliştirilmekle beraber en yaygın olanı Mercalli Şiddet cetvelidir. Değiştirilmiş biçimi ile kullanılan bu cetvel Tablo ’da verilmiştir. Bu şiddet ölçüsü yapıların hasar ve yıkılma düzeyini esas aldığından, depremin mutlak bir ölçüsü olarak alınamaz. Bir depremin büyüklüğü hakkında bilgi verebilecek en iyi ölçü, hareket sırasında ortaya çıkabilen enerji miktarıdır.

ŞİDDET CETVELİ

(f)       Deprem Büyüklüğü (Magnitüd)

Deprem sırasında açığa çıkan enerjinin bir     ölçüsü olarak tanımlanmaktadır. Enerjinin doğrudan doğruya ölçülmesi olanağı olmadığından, Richter tarafından 1930 yıllarında bulunan bir yöntemle depremlerin aletsel bir ölcüsü olan “MAGNİTÜD” tanımlamıştır.

Richter, episantrdan 100 km uzaklıkta ve sert zemine yerleştirilmiş özel bir sismografla kaydedilmiş zemin hareketinin mikron cinsinden ölçülen maksimum genliğin 10 tabanına göre logaritmasını bir depremin magnitüdü olarak tanımlamıştır. Bugüne kadar olan depremler istatistik olarak incelendiğinde kaydedilen en büyük magnitüd değerinin 8.9 olduğu görülmektedir. (31 Ocak 1906 Colombiya-Ekvator ve 2 Mart 1933 Sanriku, Japonya depremleri ) Depremlerin şiddet ve magnitüdleri arasında bir takım ampirik bağıntılar çıkarılmıştır. Bu bağıntılardan şiddet ve magnitüd değerleri arasındaki dönüşümleri Tablo’da gösterildiği gibi verilebilir.

ŞİDDET VE MAGNİTÜD ARASINDAKİ DÖNÜŞÜMLER

7.   UYGULAMADA DİKKAT EDİLECEK HUSUSLAR:

a.   Yeryüzünde geniş alanları etkileyen ve büyük can ve mal kaybına neden olan depremler tektonik depremlerdir.

b.   Deprem, oluşan hasara göre “Marcalli”nin şiddet skalası, açığa çıkan enerji miktarına göre ise “Rihter” ölçeğinde Deprem büyüklüğü (Magnitüd) olarak değerlendirilmiş olur.

c.   Ülkemiz dünya üzerindeki bu plaka hareketlerinden bağımsız olmadığından, yıllarca tektonik depremlere maruz kalmış ve kalmaya devam edecektir.

d.   Yeryuvarı irili ufaklı birçok levhadan oluşmaktadır.

e.   Bu levhalar kısmen sünümlü olan astenosfer üzerinde yüzmekte, göreceli olarak birbiri altına dalarak derin odaklı ve volkanik, birbirine sürtünerek hareketlerinde ise sığ ve yüksek magnitüdlü depremleri oluştururlar.

f.    Sıkışma ve genişleme esnasında kıtasal kabukta çeşitli fay türlerinin, dolayısıyla deprem oluşumuna neden olan yine kıtasal levhaların bu göreceli hareketidir.