DEPREM TETİKLEME, GERİLİM İLETİMİ, BASKI İLETİMİ

Uğur Kaynak*

Anahtar Kelimeler: Tetikleme, Gerilim iletimii, Baskı İletimi.

Key Words: Earthquake Triggering, Stress Transferring, Transpression

Sohbet formatındaki bu çalışmada “Bir deprem başka bir depremi nasıl tetikler?”, “Hangi deprem tetiklemez?”, “Dünyada oluşan ardışık depremler tetiklenmedenetkilenmişler midir?”, gibi sorulara yanıtları ele alınmaktadır. Böyle bir çalışmaya gereksinim duyulmasının nedeni ise, her depremden sonra halkı aydınlatmak için haklı olarak gazetecilerin “Tetikler mi?” sorusunu sormaları ve değerli deprem bilimcilerimiz tarafından aceleyle ve usulen verilmiş cevapların yaratmış olduğu etkidir.

Aynı soru çok daha yüksek sesle, art arda meydana gelen Gölcük, Kolombiya, Atina, Taiwan, Gujarat depremlerinden sonra da gündeme gelmişti. Hatta “Alakası Yok. Tetiklemez. Hayır. Ne münasebet...” gibi verilen yanıtlara, bazı köşe yazarları en sonunda dayanamamış ve köşe yazısında “Ben mantığımla buna karşı çıkıyorum!” demişti... O günlerde bu denli itiraz eden yazarlara gereken yazılı açıklamalar makale yazarınca yapılmıştı.

Tetikleme

Yazılı ve Görsel Medya’ya Bilimsel açıklamaların sözlü olarak yapılabiliyor olması ve bilimsel yazıların sunuş şekillerinin buna uygun olmamasından dolayı bilimsel açıklamaların doğru şekilde iletildiği yazılara ancak Gazetelerin Bilim ve Teknik Eklerinden ulaşılabiliyor.

Konuyu derinlemesine açıklamadan önce kesin olarak bilinmesi gereken kavram, Ne Güneş tutulması, ne Ay tutulması, ne medcezir zamanı, ne anormal sıkıcı hava, ve hatta ne de başka bir deprem, bir deprem nedeni değildir. Her deprem kendi mekanik olgusunu sürdürür. Dikkat edilirse bu listede kasırga olaylarına yer verilmemiştir. Ancak, kasırga cepheleri ani “hava basıncı” değişimlerine neden olduğundan, zaten aşırı gerilim altında olan bir fay segmentini harekete geçirerek veya fay düzlemine zımpara etkisi yaparak çok nadiren de olsa tetikleyici etki oluşturabilir.

Depremler en çok litosferle birlikte hareket eden Yerkabuğunun yatay ve düşey tektonik hareketlerinden, yani sonuç olarak faylardan, biraz volkanlardan ve en az da karstik çöküntülerden oluşur. Bu oluşumun bir enerji birikim safhası vardır. İşte bu safhanın sonuna yaklaşmış olan depremler^[1] ancak bir dış etkenle tetiklenebilirler. Yani bir iki hafta veya bir iki ay sonra zaten oluşacak olan bir deprem, tetiklenerek vaktinden önce çalıştırılmış olur. Ayrıca büyük bir depremden sonra depremin özelliğine göre değişen bitişikliklerde önceden bir gerilim olmasa bile yeni durum gereği yeni bir gerilim oluşabilir.

Özellikle yıkıcı-öldürücü olabilen doğrultu atımlı ve eğim atımlı fayları ele aldığımız zaman. Daha önce bir fay segmentinde belki de binlerce kez yinelenmiş olan depremin nedeni, bu fayın harekete hemen izin vermemesinden kaynaklanır. Bu engelleme ise, fayın iki tarafındaki kompartmanların birbirlerine fay düzlemi boyunca yaptıkları baskıdandır. Bu baskı, derinleştikçe üzerinde kalan malzemenin yerçekimi, yerin ağırlığı dolayısı ile katlanarak artan “saran basınç”ı doğurur, buna hidrostatik basınçta denir.

Saran basınç derinleştikçe yerkabuğunun her yerinde etkili olur. Dolayısı ile fay düzlemi de bu etkiden soyutlanamaz. Saran basınç etkisi fay düzleminde sürtünme kuvvetinin artmasına neden olur. Zira iki malzemenin arasındaki sürtünme kuvveti sürtünme katsayısının kontrolünde olup, baskı ile doğru orantılı olarak değişir. Yani fay düzleminde derinlere inildikçe baskı ile birlikte sürtünme kuvveti de artar. Ancak bu artış yaklaşık 600°C sıcaklıklardan sonra geriye döner. Bu sıcaklıklarda kayaçların daha az zorlama ile akma gerilmesine ulaşmaları dolayısı ile, segmenti zorlayan deformasyonlara daha az dirençle boyun eğdiklerinden, sürtünme kuvveti de fay düzlemindeki yavaş ve sıcak malzeme göçü (Hot Creep^[2]) ile kuvvetini yitirmeye başlar.

Bu olaylar yaklaşık olarak 20 km derinlikten sonra etkinleşirler. Dolayısı ile Kıtasal Kabuk içerisindeki en yüksek sürtünme kuvvetine sahip katmanlar, yaklaşık olarak 15-17 km derinliklerde bulunurlar. Bu yüzden kabuk kalınlığınca etkili olan depremler, Türkiye’de genellikle bu derinlikte oluşurlar. Bu sözünü ettiğimiz fayın gerilim altındaki segmentini sabit tutan sürtünme kuvveti, gerilim arttıkça çeşitli nedenlerle azalmaya başlar. Bunlar;

1. Yamulma nedeni ile segment çeperi ve dolgusunda sıcaklığın yükselmesi (İlave ısı üretimi).
2. Baskının artması ile girintili çıkıntılı oluşan fay düzleminin (yüzeyinin) çıkıntılarının ezilmesi ile gerçekten de düzleme benzemeye başlaması.
3. Fay düzleminin içerisinin, kaya kırıntıları ve kaya unu ile dolmaya başlaması.
4. Çok ileri safhada fay dolgusunun ergimeye başlaması.

Bu söylenenler doğal gelişimlerdir. Ancak eğer bu doğal gelişim dışarıdan gelen bir etkenle hızlandırılırsa bu fay tetiklenmiştir denilir.

Dışarıdan gelen etken, başka bir odaktan yola çıkıp gelen deprem dalgaları olduğunda (Şekil-1);

1. Arakesitte sönüme uğrarken, içinden geçtikleri ortamı yani Fay kompartmanlarını ısıtırlar (Mekanik enerjinin ısı enerjisine transferi).

Şekil-1: Yabancı Deprem Dalgasının Faya Hattına Etkisi

2. Fay düzlemi ve özellikle içerisini dolduran ayrık (taşlaşmamış) malzeme, bu yabancı deprem dalgaları için bir süreksizlik teşkil ederler. Bir mekanik enerji katarı, yani deprem dalgası (Sismik Işın), bir süreksizlik ile karşılaştığında, enerjisinin karşı tarafa aktarılması için Akustik Empedans adı verilen bir direnci yenmek zorundadır. Aktarılması gereken enerjinin arakesitine bakıldığı zaman, bir kısmı aktarılır, bir kısmı yansıtılır bir kısmı da arakesitin ısıtılması için harcanılır.
3. Darbelemenin etkisi ile fay düzleminde kaya unu (Milonit) üretimi artar. Bu sırada fayın “anlık olarak sabit olan” gerilim kuvveti, hızla azaltılan sürtünme kuvvetini aşarsa deprem tetiklenmiş olur.

“Bu deprem aynı tektonik hat üzerinde değil. O yüzden tetikleme yapamaz.” gibi önermelerin mantığına ulaşmak olanaksızdır. Bunun yanı sıra, deprem dalgaları radyal doğrultularda etkindirler. Sadece düz bir hat boyunca etki etmediklerinden, aynı tektonik hat üzerinde olmasalar dahi birbirlerini etkileme olasılıkları vardır. Aynı zamanda aynı hat üzerinde olsalar da depremler birbirlerini tetiklemek zorunda değillerdir. Bu tetikleme konusunda tek bir faktörün etkili olmadığı ile ilgilidir.

Şimdi “Hangi deprem dalgası tetikleme yapar” sorusunun yanıtı daha kolay verilir. Cevap: Hangi deprem dalgası, çoktan kaymaya hazır bir faydaki sürtünmeyi yeterince arttıracak kadar güçlüyse, o deprem tetikleme yapar. Erzincan Depremi Dünyanın en güçlü depremleri arasında olmadığı halde, Yerküreyi yaklaşık iki saat bir çan gibi titreştirmişti (Şekil-2). Bunun yanında 1999 Doğu Marmara Depreminin Yerküreyi 1.5 saatten fazla titreştirdiğini biliyoruz. Bu titreşimler, hizasında olup olmadığına bakmaksızın 1.5 saat süre ile Kolombiya, Atina, Taiwan, ve Gujarat Faylarını tokmaklamıştı. Dolayısı ile bu fayların dolgusunda artım meydana gelmişti. Tıpkı 1967 Adapazarı Depreminden dört gün sonra Pülümür Depremi olduğu gibi.

Şekil-2: Basitleştirilmiş Yerküre Deprem Dalgaları Şablonu.

Diğer taraftan Gölcük Depreminden 47 dakika sonra Gölcük’ün çapsal karşılığı olan Güney Doğu Pasifik’te Nazka Levhasının Güney batısında, direkt P Dalgası bir darbe vurarak Okyanusun tabanına ulaşmıştı. “İkinci bağımsız deprem, birinciden üç beş gün sonra olursa tetikleme oluyor da bir ay sonra olursa neden tetikleme olmuyor” diye sorulabilir. Eğer tetik kelimesi rahatsız ediyorsa buna etkileme, öne alma, hızlandırma vs. de denilebilir. Acı sonuçlanmış olsa da, elli iki yıllık bir tetiklenme anısını burada aktarmak isabetli olacaktır.

83/34 Tertip Ulaştırma Yedek Subay adayı İnşaat Mühendisi ve Mimar arkadaşlarım hatırlar. 22 Temmuz 1967 Adapazarı depremini, anında uyguladığım Makrosismik Anket’ten 5-6 dakika sonra yeri ve büyüklüğü ile birlikte bir lokantada tesbit etmiştim. Bunun üzerine Adapazarı depreminin ertesi günü, Yedek Subay Gazinosunda ısrarlı istek üzerine yaptığım bir seminerde, Pülümür depremini üç gün önce, “Mutu-Tercan-Pülümür olabilir” diye tahmin etmiştim. Hemen İnşaat Mühendisi ve Mimar Yedek Subay Adayı arkadaşlarım, aralarında para toplayıp Üç Büyük Gazetemize ve Adı geçen Kaymakamlıklara “En azından iki üç gün evlere girilmesin!” diye telgraf çekmiştik. Ne yazık ki telgraftan iki gün sonra 26 Temmuz 1967’de Pülümür’de, Adapazarı’ndan daha fazla, 97 kişi ölmüştü. Hemen Pülümür depreminin ardından aynı mercilere “engellemekte başarılı olamadığım” bu kez hiç de kibar olmayan telgraflar çekilmekte gecikilmemişti. Bu olay da belki o küfür telgrafları yüzünden, belki de suçluluk duygusu ile kamu oyuna yansıtılmamıştı...

Konumuza dönelim. Bu arada Saros 5.3 depreminin, ilk 30 saat içerisinde beklenilenden çok artçı üretmemesinin bir tek açıklaması var. Eğer eğim atımlı faylarda kompresyonun ya da dilatasyonun yanal bileşeni varsa, ana şoktan sonra bu yanal bileşenlerin dengelenmesi için artçılar oluşacaktır. Eğer Doğrultu atımlı bir fayın yakın çevresinde tork bileşenleri ya da düşey “yerleşme” bileşenleri üretiliyorsa bunların dengelenmesi için artçıların çalışması gerekir. Sonuçta bir deprem sırasında her iki tür fayda da belirli bir ağırlıkta ve belirli bir biçimdeki iki kompartman, metrelerle de ölçülse, yeni bir lokasyona göç etmiştir. Sadece bu tebdil-i mekânda bile yeni yatağına uyuşmayan parçaların varlığı nedeniyle ferahlama isteği etkinlik kazanacaktır. Sırf bu yüzden bile ana şokun, pek de tam fay düzlemi üzerinde olmayan lokasyonlarında artçılar oluşur. Bu artçıların düşey bileşenli hareketleri izostatik dengelemeye yönelik, yatay bileşenli olanları ise kalıntı tork momentini sıfırlamaya yönelik olurlar. Hiçbir artçı olmaması ise bu faylanma ile denge arayışının tam olarak oturduğu anlamına gelir. Ancak gereğinden fazla artçı olması her zaman için daha büyük bir ana şokun yakın olduğu anlamına gelmez.

Burada bir ayırım yapmak için elimizde bir kriter var. Artçıların dağılımı. Eğer artçılar, deprem bir doğrultu atımlı fay üzerinde olduğu halde dairesel dağılım gösteriyorlarsa ve bu deprem doğrultu atımlı bir fay için beklenilenden daha küçük enerjili ise, büyük bir olasılıkla bu bir akışkan (uçucu + sıvı) basıncı depremidir. Kural olarak artçılar azalan exponansiyel olarak seyrekleşip küçülürlerken, yine kural olarak öncüler de büyük magnitüdlü olmayıp artan exponansiyel oluş frekansına sahip olurlar. Tetikleme olgusunun mekanik çözümünü şekil destekli olarak açıklamak problemin çözümünü daha anlaşılır formatta sunmaya yardımcı olacaktır.

Öncü depremlerle, ne ana fay düzleminin sürtünme kuvveti değişir, ne de onu yenebilecek gerilim miktarı değişir. Belki de Şekil-3’te “Enerjiyi Azaltmayan Öncüler” yerine “Enerjiyi Azaltırmış Gibi Yapan Öncüler” yazılması gerekirdi. Çünkü tahliye borusundan kaçan damlalar ana havuzun enerjisinden çalsalar da aşağıdaki takoza kısa devre yapılması için gereken ağırlığı değiştirmemektedir. Sadece havuzun dolma süresini bir miktar geciktirmektedir. Ana fayın sürtünmesini azaltmak için böyle minik öncüler değil, yerküreyi en azından bir saat boyunca titreştirecek güçlü depremlerin hedef fay düzlemi içerisinde kaya unu oluşturması gerekir. Bu milonit oluşması işlevi ise yukarıdaki analog kurguda ana havuzun altındaki eliptik takozu sadece birazcık yukarıya kaldırabilecektir. Bu işlev ise geciktirmenin tersine, öne alma yani tetikleme işlevidir.

Şekil-3: Öncüler Ne kadar Enerji Alırlarsa Alsınlar, Ana Şok Yine Aynı Büyüklükte Olacaktır.

Şurası iyi bilinmelidir ki “Aynı sistem içinde olmayan depremler bile birbirlerini tetikleyebildikleri halde, ne kendi sistemindeki, ne başka bir sistemdeki, ne de başka odaktaki beklenilen bir depremin oluşum şiddetini pek azaltamazlar. Sadece kendi odaklarında beklenilen gerilimi düşürebilirler. Gerilimi düşürebilirler ama kopma gerilmesinden kendi enerjileri kadar çalamazlar.” Örneğin bir odakta gerilim kesinlikle ve sadece M=7.7 de boşalabiliyorsa, o odakta da sık sık M=3.5’luk öncü depremler oluyorsa, bu yolla gerilimin tamamen ortadan kaldırılması için yaklaşık 1.5 milyon adet M=3.5 deprem olması yetmemektedir.

ENERJi ORANLAYICI

Açıkçası, yüzbinlerce öncü bile, kendi odağında beklenilen büyük depremin (mutlak) gücünden pek bir şey çalamaz. Burada bir rölativite var. Çünkü beklenilen büyük deprem sadece ve sadece büyüklük 7.7 ye ulaşınca gerçekleşebilecektir. Diğer bir deyişle öncüler beklenilen ana depremin büyüklüğünü pek azaltamazlar fakat oluşum zamanını geciktirirler. Yukarıda cümlelerde sık sık kullanılan “pek” vurgusu şu anlama geliyor. Öncüler ancak ana fay düzlemindeki milonit oluşumuna katkıda bulundukları sürece ana fayın büyüklüğünü azaltabilirler. Ancak bu azaltma işlemi örneğin 3.5 richterlik bir öncü tarafından yapılırsa yukarıdaki nafile hesapta olduğu gibi ana şokun enerjisinin hesaplanabilir miktarını değil, ana fay düzlemindeki unlaşmaya katkı dolayısı ile belki de 1/1000000 unu alır.

Bu şartlar altında Silivri 5.8 depreminin Gaziköy-Gökçeada arasındaki “Karasal Geçiş” kilidini, hele özellikle Tekirdağ açıklarındaki 120 derecelik “Ganos-Orta Marmara Birleşimi” kilidini veya Boğaz önü kilidini kırması (tetiklemesi) beklenilemez. Bu kilitleri 1999 Doğu Marmara depremleri bile kıramamışlardı. Doğu Marmara “Depremleri” diyerek “çoğul” kullanılmasının nedeni ise, Doğu Marmara Depremlerinin Bir Ana Şok (Gölcük) ve birkaç saniye aralıklarla Üç Tetikleme’den (Sakarya, Yalova ve Avcılardan) oluşan karmaşık (kompleks) bir deprem olmasındandır.

Gerilim İletimi (Stress Transmission)

Litosferi yarıp geçen ve bazen de Levha Kenarı (Eklem Yeri) görevi yapan kıtasal doğrultu atımlı (transcurrent) faylar, kimi yerlerde binlerce kilometre uzunlukta olabiliyorlar. Kuzey Anadolu Fay Zonu (KAFZ) da bunlardan birisidir. Kabuk gerilim iletimleri, en çok 350 km uzaklığa kadar elastik ve elastoplastik deformasyona izin verdiğinden dolayı, bu Transcurrent Faylar, en çok 350 km uzunluklu segmentlere ayrılmışlardır. Yay (ark) yapan Transcurrent Faylarda bu segment boyları daha kısaltılmakta, hizayı bozmakta (offset) ve girişim (overlap) yapabilmektedirler. Bu segmentler kimi zaman tarihsel bir sıra ile göç ederek deprem üretebilirler. Özellikle bu davranış biçimi, gerilim iletimi yüzünden oluşur. Tanım olarak çok basit ve kesin bir söylemle deprem oluşturan segmentler kendi komşu segmentlerine gerilim iletimi yaparlar. Eğer bu gerilim iletimi, komşu segmentte birkaç gün içerisinde yeni bir depreme neden olduğunda buna “tetikleme” demek yanlış olmaz. Burada tek ölçüt, bitişik segment şartıdır. Eğer aynı fay üzerinde olup da birkaç segment ilerideki segment çalışırsa artık ona gerilim iletimi değil, tetikleme denilecektir. Diğer taraftan seyrek de olsa komşu listrik faylarda veya komşu echelone faylarda tetikleme yapabilmektedirler.

Baskı İletimi (Transpression)

Eğer bir levha kenarına, bir rift açılımı baskı uyguluyorsa, bu baskı önünde sonunda bir levha elemanı tarafından söndürülecektir. Bu levha elemanı;

1. Yeni bir dalma batma zonu ve ardındaki ada yayı oluşumu,
2. Ön Denizi kapatılmış dağ oluşum zonu,
3. Çapraz faylarla oluşturulan pörtletme makaslaması.

Ancak bu baskı sönümleyicilerin de arkasına bir miktar baskı iletimi devam ederse, o yörelerde de aynı kaynaktan etkilenen depremler oluşacaktı. Bu söndürücü arkası depremlerine Baskı İletimi (Transpression) Depremleri adı verilir. Ülkemizde bu depremlerin tanımlamalara uygun bir örneği işlevine devam etmektedir. Şöyle ki; Arabistan Mini Levhasının güneyinde Carsberg Üçlü Eklemi’nin Sheba Rifti Kolu, tam olarak Arabistan Levhasının Güney Sahiline koşut olarak konumlanmıştır. Ancak bu riftin bir ayrıcalığı, ekvator enlemine yakın olması ve ekvatora paralel olmasıdır. Bu ayrıcalık yerkürenin El Nino – La Nina de denilen çap nefeslenmesinde riftin genişliğinin yaklaşın on metreye kadar açılıp kapanabilmesini sağlamaktadır. Yani bu rift hemen hemen periyodik bir salınım evresine sahiptir. Bu yüzden Kozeyindeki yaşlı ve sert Arabistan Levhasına münavebeli baskı uygular. Bu baskı, Doğu Anadolu kabuğundaki iki adet söndürücüyle yok edilmeye çalışılır ki bunlar, Güneydoğu Torosların elastoplastik dağoluş yutumu ve dağ oluşumunun ardındaki Karlıova Makaslamasıdır. Makaslamanın da kuzeyinde yer alan kıtasal kenet kuşağı söndürücü görevi yapamayacak kadar kilitlidir. Ancak dışmerkez dağılım haritalarından görülmektedir ki, bu baskının sonucunda, söndürücülerin arkasına da baskı iletimi kaçak yapmakta ve düşük magnitüdlü transpresyon depremleri Karadeniz Şelfinin Tok Kenarına kadar varlığını sürdürebilmektedir.

Sonuç

Tetikleme; yakın depremlerde birkaç gün, uzak depremlerde birkaç ay aralıklı, bazen zincirleme depremler gibi çok geniş bir dağılım gösterirler. Tetikleme için aynı tektonik sistem üzerinde olmak şartı yoktur. Tek (ironik) şart, aynı gezegen üzerinde olmasının yeterliliğidir.

Baskı İletimi (Stress Transmission) için ise daha kesin çerçeveli bir tanımlama olasıdır. Baskı iletimi sadece komşu segmentlere ve bazen de komşu paralel faylara yapılır. İlginç olan ise bu baskı iletimi her depremde etkinleştiği halde, bir komşu depreme (yani tetiklemeye) neden olması gerekmez.

Seyrek de olsa, ana şokuna yaklaşan büyüklükteki artçıları “tetikleme depremi” olarak tanımlamak ise kavram kargaşasına neden olmaktadır. Sismoloji jargonunda artçılarla tetiklemeler birbirlerinden ayrı tutulmuşlardır.

------------------------

*Kocaeli Üniversitesinden emekli.

[1] Yamulma enerjisi biriktirmeden oluşan eğim atımlı normal fay odaklı depremler de gerçekleşebilir.

[2] Bu arada en ilginç sıcak sürüklenimler aç kenarlarda izostatik denge adına oluşan ve “magnetically quiet zone” denilen olguya bir açıklık getirirken, jeofiziksel olarak keşfedilmiştir.