Marmara Bölgesi'nde Deprem Riski
Cumhuriyet, Bilim Ve Teknik 09.04.2000
Nature'da yayımlanan makalelerinde, Aykut Barka ve arkadaşları , Marmara'da yaklaşık İzmit Depremi büyüklüğünde, 30-40 yıla kadar, bir veya iki deprem beklediklerini yazdılar.
Aykut Barka ve arkadaşlarının (*), önde gelen bilim dergisi Nature 'da Kocaeli depremi ve bu depremin Marmara bölgesinde ve İstanbul'da doğurduğu olası riskleri inceleyen bir makaleleleri yayımlandı. Burada bu makalenin haritalarını ana hatlarının geniş bir özetini yayımlıyoruz.
Yazarlar, 1999 İzmit depreminin bölgede var olan gerilme dağılımını önemli ölçüde değiştirdiğini yazıyor ve çalışmalarını şöyle özetliyorlar: "Gerilme alanı modellemelerinde 1700'lü yıllardan günümüze kadar meydana gelen ve büyüklüğü, M s =6 ve daha büyük olan bütün depremler göz önüne alınmış, ayrıca depremler arasında intersismik dönemlerdeki küresel tektonik hareketler nedeniyle meydana gelen kalıcı gerilme birikimi küresel konumlama sistemi (GPS) sonuçlarının yardımı ile çalışmaya dahil edilmiştir. Elde edilen gerilme dağılımı resmi, KAF'ın uzun bir dönemdeki mekan-zaman davranışını ortaya koymuştur ve önümüzdeki bir kaç on yılda (en fazla 30-40 yıl), Marmara Deniz'inin kuzey yarısında bir veya iki, yaklaşık 1999 İzmit depremi büyüklüğünde depremin olma olasılığının oldukça büyük olduğunu göstermektedir".
Yazarlar, KAF'ın İzmit'in 70 km Doğusunda Kuzey ve Güney kolları olmak üzere iki ana kola ayrıldığını, kuzey kolunun en aktif olduğunu ve deniz içinde devam ettiğini, güney kolunun da Marmara Denizinin güneyinde karada devam ettiğini belirtiyorlar.
"Bu kollar üzerinde 1900 den İzmit depremi öncesine kadar büyüklüğü (M) 6<=M<7 olan beş, M>=7 olan üç deprem meydana gelmiştir. Bu dönemde meydana gelen M>7 depremlerinin herbiri birden fazla fay parçası kırmıştır. Bu depremler tarihsel dönemde meydana gelen M>7 depremlerin atımlarının kestirilmesinde rehber olarak kullanıldı"
" 1999 İzmit depremi civarındaki gerilme dağılımını önemli ölçüde değiştirerek Adalar ve İstanbul'un güneyinden geçen kuzey kolunun 25 km lik kısmı üzerinde 5 ile 1 bar arasında, yaklaşık üç ay sonra Düzce depreminin meydana geldiği fay üzerinde ise 10 bar'a varan bir yükleme yapmıştır (Şekil 1b). 12 Kasım 1999 Düzce depremi 5m ye varan sağ-yanal ve kısmi olarak 4 m'ye varan düşey bir faylanma ile meydana gelmiştir. Her iki büyük deprem üzerinde Bursa'nın da yer aldığı KAF ın güney kolunun 120 km lik bir bölümünde gerilmeyi 15 ile 3 bar arasında azaltarak bu kol üzerinde gelecekte muhtemel bir depremi daha ileriki bir erteleyerek bölgeyi rahatlatmıştır (Şekil 1b)."
"Kandilli Rasathanesinin büyük artcı şokları, 1999 İzmit depremi gerilme haritası ile karşılaştırıldığında, Artcı şokların ya ana fay parcaları üzerine yada gerilmenin en çok arttığı deprem kırığının her iki uç bölgelerinde yoğunlaştığı görülmektedir (Şekil 1c). Daha önce oluşan depremler modellemeye dahil edildiğinde 1999 İzmit depremi kırığının batı ucuna yakın bir yerde meydana gelmiş olan 1963 Çınarcık depremi kırıgı boyunca oluşan gerilmenin düştüğü gerilme gölgesi bölgesine hemen hemen hiç artcı şok düşmemektedir. Bu ise aradan geçen 36 yıl sonra bile gerilme gölgesinin etkisinin devam ettiğini göstermektedir."
"Kolları üzerinde 1900'den İzmit depremi öncesine kadar, büyüklüğü (M) 6<=M<7 olan beş, M>=7 olan üç deprem meydana geldiğini, bu dönemde meydana gelen M>7 depremlerin herbirinin birden fazla fay parçası kırdığını belirtiyor ve şöyle diyorlar: "Kuzey Anadolu fayının sismik davranışı 1700 yılından günümüze kadar oluşan M>6 bütün depremlerin gerilme alanlarının modellenmesi ile daha iyi anlaşılabilinir (Şekil 3a). 1700-1900 yılları arası meydana gelen depremlerin yaptığı hasar dağılımı ile ilgili bilgiler haritalanmış aktif fay verileri ve faylanma-deprem büyüklüğü arasındaki ampirik bağıntıları ile birleştirildiğinde gerilme alanı modelleme çalışmaları için gerekli giriş verileri elde edilebilmektedir. Küresel konumlama sisteminin (GPS) verilerine göre küresel tektonik hareketlerden (göreceli levha hareketleri) dolayı Kuzey Anadolu fayının yüksek bir yıllık kayma oranına sahip olduğu ortaya çıkmaktadır . Bu tektonik hareket KAF boyunca ayrıca bir gerilme alanı (seküler gerilme alanı) oluşturduğundan hesaplamalara dahil edilmiştir. Bu gerilme, kaynağı kırılgan kabuğun altında plastik hareket gösteren alt kabuğun hareketi kabul edilerek, GPS verilerine göre hareket eden bir kayma yüzeyinin sonucu olarak modellenmiştir" (Şekil 2). "İzmit depremi modellemeye dahil edildiğinde (Şekil 3c), gerilmenin arttığı bölge 160 km uzunluğunda Marmara Denizi'nin yer aldığı bölge ile sınırlı kalmıştır. Bu karmaşık çek-ayır basenininde, 1766 depremlerinden sonra geçen 233 yıl boyunca üzerinde herhangi bir büyük deprem olmadan büyük bir gerilme biriktirmiş (yaklaşık 100 bar) ve kırılmaya yaklaşmış durumdadır. Deniz içindeki gerilme dağılımının büyük bir kısmını büyük-ölçekli atım boşalmasının olmaması şekillendirmektedir.
Bu büyük-ölçekli atım birikimi özelliklerini daha iyi araştırmak için KAF'ın kuzey kolu üzerinde biriken yer değiştirmelerin, depremler sebebiyle boşaltılmasının incelenmesi gerekir (Şekil 3d). Tarihsel dönemde (1700-1900) göreceli tektonik hareketin fay parçalarına paralel yer değiştirme bileşenleri, 1719 ile 1766 yılları arasında meydana gelen ve büyüklükleri, M>7 olan büyük depremlerle boşaltıldığı görülmektedir (Şekil 3d). Bu depremler sırasında hangi fay parçalarının hareket ettiği kesin olarak bilinmese de yukarıda bahsedildiği gibi eldeki bütün bilgiler kullanılarak yaklaşık olarak belirlenmiştir. Özellikle 1894 depreminin yerini belirlemede çok zorlanılmıştır. Bununla birlikte farklı bir yere konsa da gerilme alanını çok fazla değiştirmiyor. Aynı zorluk fay geometrisinin çok iyi bilinmediği Marmara Denizi içinde geçerlidir. Bununla birlikte denizdeki bütün aktif faylar 20-25 km lik bir bölge içinde kalmaktadır. Farklı fay parçaları da hareket etse gerilme dağılımı yaklaşık aynı kalıp fayların yerine göre biraz yer değiştirmiş olmaktadır.
Marmara Denizi'nin doğusunda KAF'ın 500 km lik bir bölümünü değişik depremlerle 1668 yılında kırıldı. Bu aktivitenin bir devamı olarak 1719-1766 yılları arasında Marmara Denizi içindeki faylar batıya doğru göç eden bir seri depremler ile daha önceden biriken yer değiştirmeleri boşalttılar. 1766 yılından sonra Marmara Denizinde yeniden gerilme birikimi başladı. 146 yıl sonra KAF'ın kuzey kolu üzerinde 3.5m lik bir atım birikti ve 1912 de KAF batı bölümü üzerinde Mürefte-Şarköy depremi (M=7.3) olmak üzere sadece bir deprem meydana geldi. 1939 yılında KAF üzerinde doğuda Erzincan'dan başlayıp Marmara Denizi'nin doğusuna kadar devam eden büyük bir deprem göçü hareketi başladı. (Büyüklüğü M>7 olan 1957 ve 1967 depremleri Şekil 3d de görülüyor) . Bu deprem serisi başladığı sıralarda, KAF üzerinde 1766 yılından beri levha hareketleri nedeniyle hali hazırda 5m'lik bir kayma birikimi vardır. 17 Austos 1999 İzmit depremi, KAF üzerinde biriken 5 m'lik bu kayma birikimini boşalttı (Şekil 3d). 12 Kasım 1999 Düzce depremi ise İzmit depremi kırık zonunu doğuya KAF'ın 1944 yılında kırılan kesimine doğru uzattı. KAF'ın Düzce bölümünün kırılması ile Erzincan ile Marmara Denizi arasındaki bölüm tamamen kırılmış oldu.
Kırılma niçin Marmara'da sürmedi?
Kırılmanın niçin Marmara Denizi'nde devam etmediği sorusuna üç ihtimal ile cevap verilebilir. İlk sebep, 1963 Çınarcık depreminin oluşturduğu gerilme gölgesi koridorunun etkisi (Şekil 1a), kırılmayı durdurucu bir etki yapmış olabilir. İkinci olarak Marmara Denizin'deki fayların geometrisiyle ilgili olabilir. 1719 ve 1999 depremlerinde hareket eden ve baskın olarak yanal hareket karekterinde olan faylar doğu Marmara Denizin'de aynı biçimde devam etmiyor olabilir. Adaların ve İstanbul'un güneyinden geçen fayların hareket bileşenlerinin büyük bir kısmının düşey hareket olması sebebiyle, farklı fay sistemlerine hareketin aktarılması kolayca mümkün olmayabilir. Son olarak, fay parçalarının geometrisine ve atım bilgisine dayalı olan gerilme modellememizin gösterdiğine göre, hareket daha önceki depremlerin (1963 depremi dahil olmak üzere) neden olduğu gerilme düşümüyle ilgili olarak devam etmemiş olabilir (Şekil 3b).
Modele İzmit depremi de dahil edildiğinde, 1766'dan günümüze Marmara Denizi'nde 160 km uzunluğunda, kuzey kolu boyunca biriken 5.5 m lik atım birikimi kendini göstermektedir. Kuzey kolunun tersine olarak, güney kolunun 1700'den günümüze hangi dönemde tamamen kırıldığı bilinmiyor. Bununla birlikte bu fay kolu boyunca Bursa'nın batısında büyük depremlerin meydana geldiği bilinmektedir. Bu zaman zarfında Bursa'nın doğusunda hiçbir büyük deprem oluşmadı. Bursa'nın doğusunda olan en son büyük deprem 1417 de meydana geldi. Bu zamana kadar, güneş kolunun 125 km lik bu kısmı boyunca 3.5 m lik bir atım birikti...
Gerilme alanı değişimi ile atım birikiminin birlikte tartışılması gözlemlerin önemini daha çarpıcı bir şekilde ortaya koyabilir. Marmara Denizi altındaki faylarda 5 m lik bir atım birikimi bulunmakta ve bu birikim 1719 depremini izleyen 1754 ve 1766 depremleri ile ortaya çıkan atım miktarlarından daha büyük olabilir (Şekil 3d). Marmara Denizi'nin gerek doğusu gerekse batısındaki faylar bu yüz yılda olan depremlerle gerilme yüklenmişlerdir (Şekil 1). Batıdaki gerilme artımı 1912 Mürefte-Şarköy depreminden bu yana devam ederken, doğuda İzmit depremi ile bir yükleme oluşmuştur. 1719 yılında İzmit depremine benzer büyük bir deprem meydana gelmiş ve onun batıya doğru devamındaki faylarda 35 yıl aradan sonra bir deprem daha meydana gelmiştir (1754 depremi). Aynı fay 1999 İzmit depremi nedeni ile 1 ile 5 bar arasında bir gerilme yüklemesine maruz kalmıştır (Şekil 1b). Bu nedenle bu fayın özellikle artçı depremler dönemi süresince hareket etmesi büyük olasılıklıdır. 1754 depreminden 12 yıl sonra 1766 depremi geri kalan fayları hareket ettirmiştir. Büyük bir olasılıkla benzer bir davranış tekrar vuku bulabilir.
Bu çalışma ile KAF ın depremlerle ilgili davranışı şu şekilde özetlenebilir: Levha hareketleri nedeniyle fay zonu üzerinde sürekli bir gerilme birikimi oluşmaktadır. Bütün fay sistemi kırılmaya yakın bir hale ulaştığında, sistemin farklı bölümleri arasında kuvvetli bir benzerlik oluşmakta ve küçük gerilme değişimlerine son derece duyarlı kritik bir döneme girilmektedir. Böylece küçük gerilme yüklemeleri (1-5 bar) üst kabuktaki kırılmaları tetikleyecek kadar yeterli olmakta ve fay zonunun büyük bir kısmı birbirini takip eden depremler serisi şekilinde kırılma eğilimi göstermektedir. Kuzey Anadolu fay zonunun büyük bir kısmı 1668 ile 1766 yılları arasında yaklaşık 100 yıllık bir dönemde bahsedildiği şekilde kırılmıştır. Bu yüz yılda KAF, İzmit ve Düzce depremleri son depremler olmak üzere doğudan batıya doğru büyüklüğü M>7 olan bir dizi depremlerle hareket etmiştir. Gelecek birkaç on yılda (30-40 yıl) NAF ın Marmara Denizi altındaki bölümüde hareket ederek bu deprem serisi tamamlanacaktır.
1700 1900 Yılları Arasındaki Depremler İçin Fay Parametreleri
Türkiye'deki büyüklüğü M>6.0 olan depremlerle oluşan kırıklar yeryüzünde farkedilebilecek jeomorfolojik değişiklikler oluşturmaktadır. Bu ise fayın geometrisini haritalamaya fırsat vermektedir. Her fay parçası karekteristik parametrelere sahiptir (uzunluk, doğrultu, eğim ve dalım). Bu bilgiler tarihi depremleri tanımlayan hasar dağılımı, sismik deniz dalgaları veya sıvılaşma bilgileriyle birleştirildiğinde tarihsel depremlerin parametreleri yaklaşık olarak bulma fırsatı sağlamaktadır . . İstanbul civarında 1700-1900 dönemi için büyüklüğü M>6.0 olan 15 deprem bulunmaktadır. Bu deprem kayıtlarında M>7 depremler 2 veya daha fazla kırıkla oluşurlarken daha küçük depremler tek bir kırıkla oluşmaktadır. Bu depremler sırasında oluşan kırıklar başlıca hasar dağılım bilgilerinden faydalanılarak tesbit edildiler. Depremlerin büyüklük ve momentleri ise ölçekleme bağıntıları ile saptanmaktadır. Modelleme aşamasında, ilk olarak fayları ifade eden kayma yüzeyleri üzerine kayma miktarları atanmıştır. Kayma doğrultuları ise göreceli olarak hareket eden levha hareketlerinin doğrultusuna paralel alınmıştır. Gerekli diğer parametreler ise iki ölçüt kullanılarak belirlenmiştir: Birincisi, eğer bir deprem diğerinden büyükse, onun büyüklüğü ve oluşturduğu faylanmada diğerinden daha büyüktür. İkincisi, aynı bölgede olan iki deprem varsa ve onların hangi fay üzerinde olduklarını gösterir açık bir bilgi yoksa büyük ihtimalle bu depremler birbirine yakın veya devamı olan faylar üzerinde meydana gelmişlerdir. Bu son ölçüye en iyi örnek 1719 ve 1999 depremleridir. Her iki depreminde hasar dağılımı hemen hemen aynı yerlerde olmuştur. Ancak 1719 depremi İstanbul'da daha fazla hasara sebep olmuştur. Eğer aynı faylanma 1999 depreminde tekrarlansaydı İstanbul'da daha fazla hasar olması gerekirdi. Bu nedenle 1719 depreminde 1999 İzmit ve Düzce depremlerindeki faylanmaya ek olarak İstanbul'a daha yakın başka bir deniz altındaki fayında hareket etmiş olabileceği sonucuna varılmıştır. Birinci ölçüte uyan örnekler ise batıya doğru göç eder şekilde oluşan 1719, 1754, 1766a ve 1766b depremlerinde görülmektedir. Bu depremler devamlı olan fayın farklı kısımlarında meydana gelmişlerdir. Oluşan bu tarihi büyük 6 depremin gerek yerleri gerekse deprem parametrelerini belirlemek daha küçük depremlere göre çok daha kolay olmuştur.
Diğer depremler için birbirinden 20 km aralıklı iki hatta üç değişik bölge saptamak mümkündür. Örneğin 1894 depremi 1999 ve 1719 depremlerinin oluşturduğu hasar dağılımına benzer bir dağılım göstermiştir. Fakat neden olduğu yıkım çok daha azdır. Dolayısı ile bu depremin kırığı daha kısa, birden fazla iki parçadan oluşmalıdır. Ancak daha küçük olan bu depremlerin genel atım boşalımına katkıları küçüktür ve yerlerindeki hata çalışmanın sonuçlarını etkileyecek derecede büyük değildir.
(*) Aurélia Hubert-Ferrari*, Aykut Barkaİ, Süleyman S. Nalbant§, Eric Jacques, Bertrand Meyer, Rolando Armijo, Paul Tapponier & Geoffrey C. P. King * Department of Geosciences, Princeton University, Princeton, NJ 08544, USA. İ İTÜ, Maden Fakultesi, Jeoloji Bölümü, Ayazağa, Istanbul, Turkey. İstanbul Üniversitesi, Mühendislik Fak., Jeofizik Müh. Böl., Sismoloji A.B.D., Istanbul, Turkey. Observatoire des Sciences de la Terre de Strasbourg (UMS 830 of CNRS), Strasbourg, France. Laboratoire de Tectonique et Mécanique de la Lithosphère (UMR 7578 of CNRS), Institut de Physique du Globe, Paris.
İlgili bazı linkler:
1509 yılındaki büyük Istanbul depremi
1766 yılındaki büyük Istanbul depremi
Prof.Le Pichonun Istanbul deprem tahmini
USGS'den Stein'in Istanbul deprem tahmini
