marmarada deprem sorunu

27
Marmara’da Deprem Sorunu Prof. Dr. Ali Osman ÖNCEL

Upload: ali-osman-oencel

Post on 05-Aug-2015

936 views

Category:

Education


4 download

TRANSCRIPT

Marmara’da Deprem Sorunu

Prof. Dr. Ali Osman ÖNCEL

Marmara’da Modern Sismik İstasyonları: Kulağı çınlasın kıymetli büyüğüm Balamir Üçer hocamız vermiş olduğu bir seminerde, 1976 yılına kadar olan depremlerle Marmara'da hiç bir kırığa işaret edecek bir yapılanmanın olmadığından bahsetmişti. Ne zaman ki kendisi 1975 yılında İngiliz Yerbilimleri Servisi ile bir ortak proje geliştirmiş ve ülkemizde MARNET olarak bilinen Marmara Deprem İstasyonlarının kurulmasıyla sonraki yıllar içinde biriken depremler Marmara’nın sanılanın çok daha ötesinde çok kompleks olduğunu ortaya çıkarmıştı. Marmara ve çevresinde bugüne kadar birçok çalışmanın yapılmasına imkân tanıyan bu çalışma ve bunun uygulayıcısı kişiyi ülkemizde bilen insan sayısı ülkemizde deprem çalışması yapan kişilerle sınırlıdır.

Bu nedenle Marmara'da ki kırılmanın belirlenmesi İzmit depreminden önce "El yordamı ile yapılıyordu" demek doğrudur çünkü faylar denizel bir ortamda gelişmişlerdir. Bu nedenle fayların bilinmesi için Denizel Sismoloji (Marine Seismoloji) çalışması gerekir. Yıllardır Türkiye Petrolleri bu tur çalışmaları yapmış ve İzmit depreminden sonra Marmara içerisini bir fay denizi olarak gösteren bu kırık haritaları basınımıza yansımıştı. Fayları bilmekle deprem potansiyelini belirlemek mümkün olsaydı, herhalde Marmara üzerinde deprem ile ilgili söylenecek çok şey olabilirdi. Bu nedenle, bu fayların deprem üreteni ile üretemezleri ancak ülkemizde yıllar önce kurulmuş deprem istasyonları ile belirlenebilmiş ve bu veriler deprem bilimcilere bir yol haritası görevi yapmıştır. Fay geometrisi üzerinde çalışan modelcilerde küçük depremciklerin yol göstermesi ile denizel

fay incelemelerinden sağlanan sayısal (kantitatif) verilerle yeni modeller üretmişlerdir. Marmara bölgesinde ki sismolojik çalışmaların gelişmesinde katkıları geçen bazı bilim adamlarını hatırlamak gerekir. Balamir Üçer, ülkemizde deprem bilimcilere yol haritası olan bu çalışmalar yukarda belirtildiği gibi, yakın zamanda aramızdan ayrılan Balamir Üçer hocamızın ve kendisinin çalışma arkadaşlarının önemli emekleriyle yükselmiş olan MARNET istasyon ağı ile belirlenebilmiştir. Bu istasyon ağı Japonya'da ki yâda San Andreas Fayında ki deprem şebekeleri standartlarına getirildiğinde, bugün tahmin edemeyeceğimiz ölçüde bilemediğimiz bilgiler elde edilebilecektir. Bu standartları yakalamak, 20 km aralıklarla Marmara denizinin hem içinde hem de kıyısında deprem istasyonları, ivme ölçerler ve GPS

istasyonlarının kurulması ile mümkündür. Maalesef ülkemizde İstanbul deprem potansiyeli üzerinde retorik yani tekrar en benzer konuşmaların basınımızda yer aldığını sürekli görmemize karşın, eskinin devamı olan böyle bir çalışmanın yapıldığını hala duyabilmiş değiliz. Bu tür çalışma ile kurulacak deprem tehlike belirleme ağı ile yabancı ülkelerde ki yetişmiş beyinlerin doktora çalışmalarını ülkemizde kanal ize edecek önemli bir veri tabanı oluşmuş olacaktır. Ülkemizde Marmara üzerinde çalışmış ve yakın zamanda hayatını kaybetmiş diğer bir emektar insan Ambraseys, Imperial College'de çalışmalar yapmıştır. Ülkemizde ki olmuş eski İstanbul ve Marmara depremlerini hem toplu hem de tek tek inceleyen bu kişinin yapmış olduğu çalışmalar Marmara’yı daha İzmit depremi olmadan önce tanınır yapmıştır. Marmara bölgesi faylarının İzmit depreminden sonra tanındığı düşüncesi doğru değildir. Marmara’yı tanınır yapan

Marmara bölgesinde Dr. Ambraseys'in 30 yıllık çalışmalarına dayalı depremsel tarihini dokümanter hale getirmesidir. Bu kadar uzun tarihi olan hiç bir bölgenin olmadığı ve geçmişteki olan depremlerin gelecekte olabilir olması Marmara’yı Dünya’da tanınmış yapan bir

başka önemli faktördür. Yoksa İzmit depreminden sonra Marmara'da ki fay dağılımlarını gösteren çalışmaların bu bölgeyi tanıttığını söylemek, Marmara’nın deprem potansiyelini hem küçük depremcikler ölçeğinde (mikro depremsellik) hem de büyük deprem ölçeğinde (makro depremsellik) çalışmaları yapan deprem biliminin ülkemizde tanınmayan büyük emektar insanlarına karşı bir haksızlıktır. Daha 1979 yılında Amerikan Sismoloji Cemiyetinin periyodik dergisinde Kuzey Anadolu Fay zonunda ki deprem boşluklarını ileri süren büyük hocamız Nafi Toksöz hocanın emeklerini inkâr etmek mümkün müdür? Ülkemizde GPS çalışmalarının başlamasına onculuk eden MIT yerbilimleri başkanı olan ve bilinen ülkemizin büyük deprem uzmanlarının yanında çalışmış olduğu bu insan değil ülkemizin, dünyanın en büyük deprem bilimcilerinden biridir.

Ülkemizde depremlerin meydana gelmesinde temel dinamikler. Yerküremiz üzerinde bir düzine kadar levhaların belli bir hızla hareket etmesiyle gerilme alanları oluşmaktadır. Bu levhalara örnek olarak, ülkemize en yakın olan Arabistan, Afrika ve Avrasya levhaları örnek olarak verilebilir. Mesela Arabistan ve Afrika levhasının kuzeye doğru hareket etmesi, ülkemizin doğusunda kapanma, batısında ise açılma şeklinde gerilmelere neden olmaktadır. Bununla birlikte, ülkemizi bir uçtan diğer uca kesen Kuzey Anadolu Fay Zonun’da levhalar arasında ki gerilme sonucunda oluşan enerjinin depremlerle açığa çıkması ile oluşmuştur. Çünkü faylar gerilir ve bir noktadan sonra gerilme büyüklüğü fayın dayanımını asar ve depremle biriken gerilme enerjisi açığa çıkar. Büyük depremi oluşturacak gerilme alanları. Marmara bölgesi, kapanma, açılma ve yatay gerilmelerin hep birlikte gözlendiği bir

geçiş alanıdır. En büyük gerilme birikimi yatay gerilmeli hareketlere “Shear” bağlıdır. Bununla birlikte, açılma ve gerilme tipli gerilme türlerimde Marmara’da ki fay gerilmelerinde etkilidir. Farklı gerilme alanlarında ki küçük depremlerin büyüklük ve yığılma özellikleri farklıdır. Bu nedenle, küçük depremlerle ile fay gerilimleri arasında ki ilişkiye bakılarak, büyük depremlerin oluşturacak gerilme alanları tahmin edilebilir. Bu kısa makalede, Marmara içinde ki farklı gerilme alanlarıyla modern deprem istasyonları ile kaydedilmiş küçük depremler arasında ilişki biçimi tartışılacak ve büyük depremlerin oluşabileceği alanlar belirlenecektir. Küresel Konumlama Sistemi (GPS) faylarda ki gerilmenin hisli ve doğru ölçülmesinde yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır. Bu

nedenle, faylarda ki gerilme değişimleri gün mertebesinde ölçülmektedir. Güne, aya ya da yıla bağlı gerilme değişimleri çok doğru ve hızlı bir şekilde ölçülmektedir. Bu sebepten, başta Amerika, Japonya ve Kanada’da gerilme değerleri ölçülmekte, değişimleri kentsel ya da noktasal ölçekte vatandaşların görebileceği ortamlarda gösterilmekte ve veriler çalışmak isteyen herkese pazarlıksız verilmektedir. Gerilmenin zamanla büyümesi. Depremlerle birlikte biriken gerilme enerjisinin ya tamamı ya da bir kısmı boşalır. Tamamının boşalması büyük depremle, bir kısmının boşalması da orta büyüklükte ki depremlerle olabilir. Enerjinin önemli ölçüde boşalması ile yüzeyde kırıklar oluşur. Neticede, biriken gerilim enerjisi hem fayın hızına hem de birikme aralığına bağlıdır. Mesela, 1509 yılından günümüze

Marmara içinde ki biriken deprem enerjisi ile 1999 İzmit depreminin olduğu alanda ki biriken gerilme enerjisi aynı değildir. Çünkü ilkinde 500 yılda büyük bir gerilme enerjisi birikmiş, ikincisinde ise biriken gerilme enerjisi ise 10 yıldır. Gerilme çeşitliliği. Marmara bölgesinde ki gerilmeler mavi ve kırmızı renklerle gösterilmiş. Mavi renkli alanlar, kapanma " compressional stress" şeklindeki gerilmenin kuzey-batı Marmara bölgesinde etkin olduğunu gösterir. Kırmızı renkle gösterilmiş açılmaya bağlı "tensional stres" gerilme birikiminin olduğu bölgeleri gösterir. Kuzey doğu

Marmara'da bu alan belirgindir. İstanbul’un güneyinden geçen faylar, hem açılma hem de kapanma tipli bir gerilmeler altındadır. Bunun anlamı, Marmara bölgesinde ki gerilmenin tekdüze olmaması, gerilme tipleri farklı olan fayların, hem davranışlarının hem de deprem büyüklüklerinin farklı olacağını gösterir. Gerilme ve deprem tehlikesi arasında ki bağlantı. Depremin büyüklüğünün gerilmeyle olan ilişki boyutu hakkında farklı sorular akla gelebilir. Mesela, gerilme ve deprem arasında nasıl bir ilişki vardır? Gerilme tipleri farklı alanlarda ki depremler farklı mıdır? Kapanma tipli gerilme altında ki faylar mı, yoksa açılma tipli gerilme altında ki faylar mı daha risklidir? Makalenin bu kısmında, bu sorulara açıklık getirilecektir.

Ülkemizin bati kısmında yapılmış fazla istasyona GPS hassas gerilme ölçümleri ile önerilen faylar yukarda ki şekilde verildiği gibi ilişkilendirildiğinde, fayların davranış biçimleri yâda gerilme yapıları ortaya çıkar. Bu açıdan yukarıda verilen gerilme haritası, gerilme biçimini ve depremlerle ilişkilerinin incelenmesi için çok önemli bir veridir. 2006 yılında yapılan yayınlanan bir çalışmada deprem büyüklükleri ile gerilme arasında istatistiki parametrelerce bir doğrusal ilişki ortaya konmuştur. Bu çalışmaya göre, Marmara bölgesinde, maviyle (compressional strain) gösterilen alanlarda daha büyük depremler olmaktadır. Çünkü kapanmaya bağlı gerilime "compressional stress" bağlı olarak büyük magnitüdlü depremler meydana gelmektedir.

Tersinden söylemek gerekirse, açılmaya bağlı gerilimli "tensional stress" alanlar ise daha küçük depremlere neden olmaktadır. Marmara Depremleri. Oluşan farklı gerilme alanlarında biriken enerjinin büyüklüğü, son kırılmadan sonra geçen zamanın ne kadar büyüdüğüne bağlıdır. Faylar açılma, kapanma ve doğrultu yönlü gerilme biçimleri ile gerilir ve bu gerilme açığa çıkması ile fayların kırılması gerilme büyüklüğü düşer. Biriken gerilmenin tamamen boşalması ancak olabilecek en büyük depremle gerçekleşir, tabi göreceli daha küçük depremlerle gerilme değerleri azalmış olur. Marmara denizi içinde (off-shore) ve dışında (on-shore) kalan deprem kırıkları ve tarihsel geçmişten günümüze kadar olan depremler derlenmiş ve yukarıdaki şekilde verilmiştir. Tarihte İstanbul’u büyük ölçüde etkileyen depremler 1509, 1754 ve 1766 depremleridir [2] ve

bunların tamamı deniz içinde olmuştur. Tarihsel deprem verilerinin analizinden, Marmara bölgesi içinde ki depremlerin M6.8-M7.2 arasında olacağı ve kırılabilecek fay büyüklüğünün de 70 km civarında olacağı beklenmektedir. İzmit depreminden sonra yapılmış deniz jeofiziği ve jeolojisi çalışmalarıyla belirlenen kırık dağılımının da, Marmara Denizi içinde büyük bir depremi oluşturacak sürekli yâda tek parça bir fay yapısı olmadığını göstermektedir. Son 500 yıllık dönemde, Marmara denizi içinde kalan, 1509 ve 1912 depremleri ile sınırlanan bölümde bir büyük depreme rastlanılmamıştır. Bununla birlikte küçük depremlerin analizinden ve GPS ile ölçülmüş deformasyon hızlarından hesaplanan deprem tehlikesi modeli de, son 500 yıl içinde Marmara denizi içinde büyük deprem olasılığını yüksek göstermesi şaşırtıcı değildir. Kısaca, son 500 yıllık verilerin göstermiş olduğu büyük depremin olmadığı

"suskun alanlar" ile son 20 yıllık küçük deprem verilerinin analizinden ortaya çıkan RİSKLİ ALANLAR benzerdir. Marmara’da Deprem Yığılma Alanları. Marmara Bölgesinde ki depremlerin haritaları ve Depremlerin nasıl yığıldıkları “clustering”, UDIM (Ulusal Deprem İzleme Merkezi) veya AFAD tarafından gerçek zamanlı “real-time” olarak resmedilmektedir. Bu merkez sayesinde, son 24 saat, son 30 gün ve son 1 yılda olan depremlerin yığıldığı alanları görmek, mevcut tarihte olmuş büyük depremler ve Marmara içinde ki bilinen Kuzey Anadolu Fay Zonu’nun geometrisi ile ilişkilendirmek mümkündür. Bu merkezin e-mail adresleri: http://www.koeri.boun.edu.tr/sismo/ http://www.deprem.gov.tr/sarbis/Deprem/SonDepremler.aspx

Böyle merkezlerin olması, İstanbul yakınları, Marmara ve Türkiye gibi farklı ölçeklerde depremlerin saat, gün, ay ve yıl mertebesinde vermiş olması, ülkemiz için sevinilecek bir durumdur fakat bu sistemin Marmara bölgesinde olduğu gibi bölgesel, İstanbul civarında olduğu gibi kentsel ölçekte ülkemiz sathında yaygınlaştırılması gerekir. Ülkemiz için kentsel bazlı Kentsel Deprem İzleme Merkezleri (KDIM)’nine çoğaltılması ülkemizde deprem gerçeğini daha ayrıntılı ve gerçek zamanlı görme imkân verecektir. Deprem denilen, yerin sarsılarak ve sarsarak içinde ki enerjiyi hangi büyüklükte ve nerede boşalttığının, saat ölçeğinde bu tür merkezlerce verilmesi, İstanbul ve Bursa gibi Marmara bölgesinde büyük nüfuslu ve endüstri merkezi olmuş şehirlerimizin yakınında, aktif ve sürekli dinamik bir fay yapısını ve etkinliğini belgelemektedir. Halkımızda ki depreme karşı bilincin arttırılması hem de karar merkezlerinde görevli

kişilerin önlem alıcı çalışmalar yapması, gerçek zamanlı merkezlerin kent bazında yayılması ile arttırılabilir. Depremler nerede yitilir ve yığılma şiddetleri arasında ki farkın, bölgede biriken yer içinde ki enerji ile alakası var mıdır? Bilindiği gibi büyük depremler sonrasında, bir bölgede hem bir enerji boşalımı “turning off” hem de bir enerji yüklenimi “turning on” olur. Bu tür çalışmalar ülkemizde yapılmış, deprem öncesi yüklü bölgelerin yükünü boşaltıp bölgede bir rahatlamaya “stres released” ama yakın civarda ki faylar üzerinde ise bir yüklemeye yâda yakın alanları zorlamaya başladığını gösteren bir kaç çalışma Marmara bölgesi için yapılmıştır. Bunun anlamı depreme neden olan tektonik gerilmenin, bir yerde sabitlenmediğidir ve her büyük depremden sonar değiştiğidir. Bu

açıdan, depremlerin süreye bağlı olarak izlenmesi büyük önem taşımaktadır. Bu nedenle, depremlerin yığılmasını anlamak ve depremi tetikleyen tektonik gerilmenin yersel değişimini anlamak acısından çok önemlidir. Bu konuyla ilgili yapılan bir çalışma ile, depremlerin yığılması ve gerilme birikimi “strain rate” arasında ki ilişki araştırılmış ve ortaya konmuştur. Tabi ki depremlerin daha sık yâda yakın olduğu yerlerde deprem yığılmasının arttığı ve bunun tersi olaraksa depremlerin daha seyrek ve ayrık olarak dizildiği yerlerde ise deprem yığılmalarının azaldığını belirtmek gerekir (bkz. Sekil 1). Yığılmalar arasında ki farklar her ne kadar gözle yapılabilmede, bilimsel veri üretmek ve yerel büyüklük değişimlerini karşılaştırmak için, yığılma şiddetlerinin belirlenmesinde bir boyut değeri gerekir ve

bu boyut değeri deprem biliminde Frakta Boyut “D” olarak bilinir. Fraktal kelimesi bir acıdan, zerreden küreye evrende ki düzensizlik içinde bir düzeni gösteren, ölçekten bağımsız bir değerdir. Bunun daha iyi anlaşılması için, büyük depremlerin yığılmasından yada küçük depremlerin yığılmasından hesaplanacak yığılma değeri yâda şiddetinin değişmeyeceğidir, çünkü küçük yada büyük deprem yığılmaları alanla sabit ve ölçekle değişmeyen bir karmaşık yer ya pisinin boyut değerini verir. Bu açıdan bakıldığında, KDIM turu merkezlerin arttırılması küçük depremlerin kayıt edilmesine imkan tanıyacak ve küçük depremlerin analizi ile büyük depremleri üretecek “aspirine” ve üretemeyecek “kreep” alanlarının belirlenmesi ve birbirinden ayırt edilmesi mümkün olacaktır.

Deprem yığınları ile ilgili istatistiksel yöntem ve detaylarına fazla girilmeyecektir ama belirlenmesi deprem yığınlarının hesaplanmasında Frakta Analiz Yöntemi kullanılır ve bu yöntemin en bilinen parametresinde Frakta Boyut (D) denir4. Fraktal Boyut ve GPS (Küresel Posizyonlama Sistemi) ile belirlenmiş, uzun dönemli gerilme değerlerini karsilastirilmistir3. Gerilme değerleri GPS ile belirlendiği için bu gerilme değerleri geodetik gerilme büyüklüğü olarak bilinir. Jeodetik kelimesi Jeodezi biliminde kullanılan, ölçüm ve aletlerin deprem bilimine uyarlanıp kullanıldığına işaret eder. Jeodetik gerilme değeri direkt olarak, depremi üretecek yer altında ki tektonik gerilme moment değeri ile alakalıdır. Ged etik Moment değeri, fayın büyüklüğüne, dayanımına, kabuk kalınlığına “la yer of seismogenic thickness” ve gerilme oranına yada hızına bağlı bir

değerdir. Kabuk kalınlığı olabilecek Depremlerin tekrarlanması ile direkt alakalıdır. Mesela, kalınlığın fazla olduğu yerlerde enerji depolanması büyük olacağı için, büyük Depremlerin olma klasiği fazla, ince olduğu yerlerde ise enerji depolanması büyük olamayacağı için, büyük deprem olma olasılığı azdır. Genelde, gerilme hızı ve oranında ki değişmeye bağlı olarak bir büyük depremi oluşturacak alanda ki tektonik gerilme değeri değişir, çünkü geri kalan değerler genelde bir bölge için ayni ve benzer değerler olarak kabul edilir. Bunun anlamı, geodetik gerilme büyüklüğünde ki artma, depremi oluşturacak enerjinin buyrukluğunu gösteren geodetik moment değeri ile doğrudan ilişkilidir. Sürekli gözleme imkânımız olan depremlerin yığılma şekilleri ve silikleri ve bir depremde açığa çıkabilecek yer altında biriken tektonik gerilme değeri

arasında ki ilişkinin ortaya konması, deprem yığılmalarını incelemede önemli bir temel teşkil edebilir. Marmara Bölgesi için Jeodetik Gerilme değeri arasında ters yâda negatif bir ilişki olduğunu belirlenmiş ve bu ilişkinin istatiksel açıdan kabul edilebilir sınırlar içeresinde kaldığını son yıllarda basılan bir yayınla gösterilmiştir. Bunun anlamı, bir bölgede ki depremlerin artısı yâda bitişik yâda yığışık olması, o bölgede ki tektonik gerilme enerjisinde ki artmayı gösterebilir. Bundan sonra, gerçek zamanlı olarak UDIM yâda daha ileri safhası KDIM merkezleri tarafından verilecek deprem haritalarının gözlenmesinde bir önemli parametrede deprem yığılmasının çok iyi anlaşılmasıdır. Sonuç. Büyük depremleri oluşturacak alanlar kapanmaya bağlı gerilen fayların mavi alanların olduğu yerlerde beklenir. Bunun

anlamı, Kuzey Batı Marmara bölgesinde gerilme tipi büyük depremleri oluşturabilir. Deprem riskinin yüksek olduğu bölgede de, 1509 ve 1766 depremlerinden sonra deprem meydana gelmemesinde, başlı başına bölgede ki gerilme birikimini ve büyük deprem riskini göstermektedir. Fakat Marmara denizi içinde M7.2'den büyük bir depremin, 2000 yıllık deprem verilerinin incelenmesinden meydana gelmediği ortadır ve bu nedenle beklenen deprem M7.2'den büyük olmayacaktır. Daha Detaylı Bilgi İçin: Oncel, A.O., Wilson, T., 2006. Evaluation of earthquake potential along the Northern Anatolian Fault Zone in the Marmara Sea using comparisons of GPS strain and seismotectonic parameters, Tectonophysics, 418, pp. 205-218.