Ünite 6: Doğa Kaynaklı Afet Risk Azaltma Stratejileri-I: Deprem

Giriş

Afet olaylarını doğa kaynaklı (veya doğal) ve insanteknoloji kaynaklı olarak iki gruba ayırabiliriz. Doğa kaynaklı afetler dünya üzerindeki her kıtayı etkileyen afetler olup bu afetleri jeolojik, hidrolojik, iklimsel/meteorolojik, biyolojik ve dünya dışından gelen afetler olarak alt gruplara ayırmak olasıdır.

Deprem

Deprem yer kabuğunun herhangi bir kesiminde belirli bir zaman diliminde birikmiş olan enerjinin ani olarak boşalması ve bu boşalma sırasında oluşan sismik dalgaların yer kabuğunu titreştirmesi olayıdır.

Deprem dalgaları (sismik dalgalar) pek çok nedene bağlı olarak oluşabilmektedir. Fayların oluşumu ve bunların hareketleri, depremlerin ve ilişkili deprem (sismik) dalgalarının üretilmesinin ana nedenlerinden biridir. Volkanik bir bölgedeki magma hareketleri, volkanik patlamalar, büyük kütle hareketleri de benzer sismik dalgaları üretmektedir.

Fayları Tanıyalım

Yer kabuğunun üst kesimlerinde kaymanın meydana geldiği kırık hatları, fay olarak adlanır. Fayları, kabuğu kesen düzlemsi yapılar olarak düşünebiliriz. Bazı fay düzlemleri düşey, bazıları ise eğimli konumdadır.

Faylar çeşitli şekil ve boyutlarda gelişebilir; uzunlukları bir kaç santimetreden yüzlerce kilometreler arasında değişir. Arazideki (mostradaki) izleri, düz ve/veya kavisli geometride olabilir. Birbirine paralel, paralele yakın veya birbirini kesen çok sayıdaki fay topluluğu, fay zonu olarak tanımlanır.

Farklı fay türleri vardır. Gerçekleşen göreceli hareket esas alınarak yapılan sınıflama yaygınca benimsenmiştir. Bu sınıflamada faylar; eğim atımlı faylar, doğrultu atımlı faylar ve verev atımlı faylar olarak üç gruba ayrılır.

Eğim atımlı faylar, fay yüzeyi üzerinde bulunan tavan bloğun taban bloğa göre göreceli olarak aşağı yönde hareket etmesi veya yukarı yönde hareket etmesine göre normal fay ve ters fay olarak adlanır. Doğrultu atımlı faylarda ise blokların hareketi fay yüzeyinin doğrultusu boyuncadır; blokların göreceli olarak sağ veya sol yönlü hareketine göre sağ yanal doğrultu atımlı fay ve sol yanal doğrultu atımlı fay olarak sınıflanır. Verev (oblik) atımlı faylar ise fay yüzeyi üzerinde bulunan bloğun göreceli olarak hem eğim yönünde hem de doğrultu yönündeki hareketine göre verev normal fay ve verev ters fay olarak ayrılır.

Faylar Nasıl Deprem Oluşturur?

Bir bölgede faylanma gelişimi uygulanan stres ile ilişkilidir. Stres materyale uygulanan kuvvet olup sıkıştırma, çekme ve makaslama şeklinde olabilir.

Yer Değiştirme ve Deprem

Yer bilimcilerin deprem sonrasında ilk dikkat ettikleri konulardan biri deprem ile birlikte fayda ne kadar kayma dolayısıyla ne kadar yer değiştirme olduğudur. Büyük miktarda yer değiştirme, bölgede büyük depremin varlığına işaret eder. Küçük büyüklükteki depremler de ise yer değiştirme miktarları daha az olup milimetre ve santimetre boyutundadır.

Büyük bir deprem yaklaşık 10 m yanal yer değiştirme oluştururken küçük depremlerde bu yer değiştirmeler santimetre boyutlarındadır. Göz önünde bulundurulması gereken önemli hususlardan biri aktif bir fay zonunda meydana gelmiş yüzlerce metre ya da kilometrelerce yer değiştirmelerin ortalama insan ömrü ile kıyaslandığında oldukça geniş bir zaman aralığında meydana geldiğidir.

Deprem Enerjisinin Yayılımı

Kayma düzlemi boyunca kayada kopmanın meydana geldiği yer, depremin odağıdır. Açığa çıkan deprem enerjisi odaktan dalgalar olarak yayılır. Odağın yer yüzeyindeki iz düşüm noktası merkez üssü olarak adlanır. Merkez üssü, odak noktasının yeryüzüne en yakın olan kesimidir; burası aynı zamanda depremin en çok hasar yaptığı veya sarsıntının en kuvvetli olarak hissedildiği kesimdir. Deprem enerjisinin açığa çıktığı nokta ile merkez üssü noktası arasındaki mesafe, depremin odak derinliği olarak adlandırılır.

Faylanma ile kayada açığa çıkan deprem enerjisi, yer içinde ve yeryüzüne doğru dalga şeklinde yayılım gösterir. Bu dalgalar sismik dalgalar ya da deprem dalgaları olarak adlanır. Sismik dalgalar, dalga hareketinin nerede ve nasıl hareket ettiğine göre farklı türlere ayrılır. Buna göre yer içini kat eden dalgalar hacim (cisim) dalgaları, yeryüzü boyunca hareket eden dalgalar ise yüzey dalgaları olarak adlanır. Malzeme partiküllerini hareket ettirme biçimine göre ise deprem dalgaları sıkışma ve makaslama dalgaları olarak ikiye ayrılır. Bu anlatılanlara dayanılarak deprem dalgaları dörde ayrılır:

• P dalgaları; en hızlı hareket eden dolayısıyla deprem istasyonuna ilk ulaşan dalgalardır. P dalgaları sıkışma hacim nitelikli dalgalardır.
• S dalgaları; P dalgalarından sonra ikinci ulaşan dalgalardır. Bu dalgalar makaslama hacim nitelikli dalgalardır.
• L dalgaları; deprem istasyonuna ilk ulaşan yüzey dalgasıdır. Yılanın hareketine benzer özellikte sağa-sola kavisli hareket gösterir.
• R dalgaları; diğer yüzey dalgası olup yukarıaşağı yuvarlanma hareketine sahiptir. Yüzey dalgaları (L, R dalgaları) deprem sırasında en fazla hasar yaratan dalgalardır.

Depremin Ölçülmesi ve Konumlandırılması

Deprem dalgalarını kayıt eden alete sismograf ya da sismometre denir. Modern sismometreler düşey ve yatay zemin hareketlerini hassas bir şekilde ölçebilmektedir.

Dünya üzerinde birbirleriyle bağlantılı binlerce sismometre bulunmaktadır. Deprem dalgalarının sismometrelere ulaşma hızları farklı olabildiği gibi ulaşma zamanları da farklıdır. Sismometreye gelen ve kâğıt üzerine çizilen deprem kayıtı, sismogram olarak adlanır Sismogramlar deprem dalgalarını, deprem dalgalarının varış zamanlarını ve bu dalgaların salınımlarını (titreşim genliklerini) gösterir. Sismik dalganın ilk görüldüğü an, dalganın varış zamanıdır. P dalgası kaydı yapılan ilk dalgadır; çünkü en hızlı deprem dalgasıdır. Sismometreye ikinci gelen ise S dalgasıdır. Yüzey dalgaları (L ve R dalgaları) ise sismometreye en son ulaşan dalgalardır. Yüzey dalgalarının salınımı (genliği) oldukça geniştir; zaman içerisinde yüzey dalgalarının salınımları azalır ve kaybolur.

Nüfusun olmadığı yerlerde ise depremin merkez üssü, deprem istasyonlarına gelen deprem dalgalarının hızlarından ve istasyona varış zamanlarından belirlenir. Böylesi bir durumda P ve S dalgalarının deprem istasyonlarına ulaşma zamanlarındaki gecikme hesaplanır. P dalgaları en hızlı dalgalar oldukları için S dalgalarına göre neredeyse iki kat hızda deprem istasyonuna (sismometreye) ulaşır. P ve S dalgalarının ulaşma zamanları arasındaki bu gecikmelerle seyahat-zamanı grafiği hazırlanır. Her bir istasyonun sismograflarındaki gecikme aralıklardan depremin merkez üssü ile istasyon arasındaki mesafe belirlenir. En az üç deprem istasyonuna gelen deprem dalgaları ile depremin merkez üssü belirlenir.

Depremin Boyutunun Belirlenmesi

Deprem boyutlarını anlamak için depremin büyüklüğü ve depremin şiddetinden yararlanılır. Depremin büyüklüğü merkez üssünden belirli uzaktaki sismografta kaydedilen yeryüzü hareketinin en büyük genliğidir. Yeryüzü hareketinin genliği, aşağı-yukarı veya sağa-sola hareketin ölçüsüdür. Genlik miktarı ne kadar fazla ise depremin büyüklüğü o kadar yüksektir. M veya m harfleri ile belirtilen deprem büyüklüğü için farklı ölçekler geliştirilmiştir. Bunlardan en yaygın olanlarından biri Richter büyüklük ölçeğidir; bu ölçek, sismografın depremin merkez üssüne olan uzaklığı ile deprem dalgalarının genliği arasındaki logaritmik ilişkiden oluşturulmuştur. Deprem büyüklüğünü belirtmek için bunun dışında farklı ölçekler de geliştirilmiştir.

Deprem şiddeti ise depremde meydana gelen hasar miktarını tanımlar. Deprem olayları ile meydana gelen hasarlardan şiddet ölçeği hazırlanmış ve tablo olarak kullanıma sunulmuştur. Mercalli şiddet ölçeği olarak tanımlanan tabloda deprem ile meydana gelen hasarlar Romen rakamları ile belirtilir. Günümüzde deprem şiddeti kontur çizgileri kullanılarak deprem şiddeti haritaları hazırlanmaktadır. Bu haritalar depremin merkez üssüne göre hangi bölgelerde ne boyutta hasar meydana geldiğini göstermektedir.

Depremlerin Oluşum Yerleri

Yer yuvarının her bir noktasında deprem oluşmaz. Sismometrelerle belirlenen depremlerin merkez üssüleri dünya haritası üzerine yerleştirildiğinde depremlerin önemli ölçüde nispeten dar bir zon içerisinde yer aldığı görülecektir. Jeolojide bu zon sismik zon veya sismik kuşak olarak adlanır. Sismik kuşaklar ile levha sınırları arasında dikkat çeken bir uyum bulunmaktadır. Böylesi depremler levha sınırı depremleri olarak tanımlanır. Ayrıca levha içi depremler, kıta riftleri ve çarpışma zonları depremleri ile tetiklenmiş depremler de diğer deprem gruplarıdır.

Levha Sınırı Depremleri

Depremlerin önemli bölümü levha sınırlarında gelişir. Levhaların birbirlerine göre göreceli hareketi kayalarda faylanmaları ve buna bağlı olarak depremleri oluşturacaktır. Levhalar sınırları boyunca meydana gelen harekete göre üç tür levha sınırı meydana getirirler. Bunlar, uzaklaşan levha sınırları, yaklaşan levha sınırları ve transform faylı levha sınırlarıdır.

Uzaklaşan levha sınırlarında meydana gelen depremler; birbirlerine göre zıt yönde hareket eden levhaların sınırları boyunca (okyanus ortası sırtlar) bölümlenmeler meydana gelir.

Yaklaşan levha sınırlarında meydana gelen depremler; birbirlerine yaklaşan ve bir levhanın diğer levha altına daldığı levha sınırlarıdır. Böylesi levha sınırları farklı odak derinlikli depremlere ev sahipliği yapar. Bu depremleri üreten faylar normal ve ters faylar olabildiği gibi doğrultu atımlı faylar da olabilir.

Transform faylı levha sınırlarında meydana gelen depremler; levhaların birbirlerine göre uzaklaşmadığı ya da yaklaşarak tüketilmediği, yanal hareket ile birbirlerine göre yer değiştirdiği levha sınırlarıdır.

Levha İçi Depremleri

Bazı depremler levha içlerinde oluşabilmektedir. Yer kabuğunda meydana gelen depremlerin oldukça küçük bölümünü oluşturur. Oluşum mekanizmaları yeterince bilinmeyen bu depremler, sığ odaklıdır.

Kıta Riftleri ve Çarpışma Zonları Depremleri

Kıta rift alanlarında meydana gelen gerilme normal fayların gelişimine sebebiyet verir. Bu depremler, sığ odaklıdır. Yaklaşan levha sınırlarında okyanus litosferinin tümüyle tüketildiği ve iki kıtanın çarpıştığı alanlar depremin yaygınca üretildiği alanlardır. Bunun en belirgin örneği Güneydoğu Anadolu’dur. Bu bölgemizde üretilen depremlerin bir kısmı kıta-kıta çarpışması ve meydana gelen ters fayların ürettiği depremlerdir.

Tetiklenmiş Depremler

Bazı mühendislik çalışmaları ve yapıları deprem üretebilmektedir. Bir bölgede yeraltına atık su pompalanması ya da faylar üzerine inşa edilmiş rezervuar alanındaki su kütlesi deprem oluşumuna neden olabilmektedir.

Deprem Hasarları

Bir deprem olduğunda P dalgası yeryüzüne ilk ulaşan dalgadır. P dalgaları yeryüzüne hemen hemen dik olup yeryüzünü yukarı kaldırır ve aşağı indirir. Hemen ardından S dalgaları yüzeye ulaşır. Bu dalgalar biraz daha karmaşık olup yeryüzünde paralel ileri-geri harekete neden olur. Ulaşan ilk yüzey dalgası L dalgaları olup yeryüzünün yılanvari hareketine sebep olur. Ardından gelen diğer yüzey dalgası R dalgaları olup, yeryüzünün eliptik hareket etmesine neden olur. R dalgaları uzun süreli olarak etkisini sürdürür ve en fazla hasara sebebiyet verir.

Bir alanda meydana gelen yer sarsıntısının şiddeti ve karakteri:

• Depremin büyüklüğü,
• Alanın odak noktasından uzaklığı,
• Alandaki litolojilerin özelliği ve
• Deprem dalgalarının sıklığı gibi faktörlere bağlıdır.

Deprem ile ilişkili can kaybı ve yaralanmaların büyük çoğunluğu uçan parçaların insana çarpması veya duvar ve çatıların devrilmesi/çökmesi ile insanların ezilmesi ile oluşur. Bazen kurtarmaya gelen insanların zayıflamış binaların sonradan çökmesi ile de can kayıpları meydana gelmektedir. Zeminin sarsılması sulu alanlarda (göl, koy, baraj gölleri gibi) suyun çalkalanmasına, küçük deniz araçlarının zarar görmesine ve baraj gövdelerinin tahrip olmasına neden olabilir.

Kütle Hareketleri

Deprem sarsıntıları, yamaç eğimlerinin nispeten yüksek olduğu arazilerde duraylılık (stabilite) sorunu olabilen kaya kütleleri, konsolide olmamış (pekişmemiş, tutturulmamış) ya da zayıf konsolide olmuş kaya çökelleri ile diğer yer malzemelerinin hareketine neden olur. Yer malzemelerinin böylesi hareketleri, kütle hareketleri olarak bilinir. Kütle hareketlerine maruz kalan bölgelerdeki canlı yaşamları olumsuz olarak etkilenir ve mühendislik yapıları önemli ölçüde tahrip olabilir.

Sıvılaşma

Bazı alanlar su bulundurma kapasitesi de yüksek çökel seviyelerden oluşmaktadır. Deprem sırasında böylesi alanlar daha fazla hasara uğramaktadır. Gözenekleri suyla doygun kumlu veya siltli tabakalar deprem sarsıntıları ile birlikte kum ve silt boyu taneler, akıcı sulu malzeme davranışı göstermektedir. Benzer durum nemli ortamdaki killerde de görülmektedir ve akıcı kil olarak davranmaktadır. Böylesi nemliliği olan özellikle kumlu, siltli ve killi çökellerin yer sarsıntısıyla aniden dayanımlarını kaybetmesi sıvılaşma olarak adlanır. Sıvılaşma davranışı gösterebilen alanlardaki mühendislik yapıları, deprem ile birlikte batmakta ya da devrilmektedir.

Yangın

Deprem sırasındaki sarsıntılar ile ısı ve ışık veren (soba, mum, elektrikli ısı ve ışık veren aletler) gereçler devrilebilir, elektrik kabloları kopabilir. Sonuçta böylesi tahribat yangın çıkmasına neden olabilir. Yine petrol ve gaz boruları kırılabilir ya da tanklar patlayıp alev alabilir.

Tsunami

Fay zonunun hareketine bağlı deniz/okyanus tabanın yükselmesi/alçalması sonucu oluşan devasa dalgalar tsunami olarak adlanır. Devasa bu dalgalar yüzlerce km/s hızda hareket etmektedir. 26 Aralık 2004 yılında Hint Okyanusunda meydana gelen Sumatra-Andaman (Endonezya) depremi ile deniz tabanı yaklaşık 15 m yükselmiş ve meydana gelen tsunami dalgaları Sumatra’da 30 m’yi bulan yüksekliğe ulaşmıştır.

Salgın Hastalık

Depremler alt yapıyı (içme suyu, kanalizasyon) tahrip ederek temiz suyun şehre ve binalara ulaşmasını ortadan kaldırmaktadır. Bu durum bölgede hastalık yapıcı bakterilerin artmasına neden olabilmektedir. Yine özellikle ana yolların tahrip olması yiyecek ve ilaç gibi temel ihtiyaçların sağlanmasında önemli engeldir.

Depremleri Önceden Tahmin Etmek Mümkün Mü?

Deprem çalışan jeologlar, paleosimoloji çalışmaları ile depremleri üreten fayları ortaya koyabilmektir. Bu çerçevede aktif fayların karakteristikleri ve tanımsal özellikleri belirlenebilmektedir. Dahası bu fayların hangi dönemlerde aktif olduğu diğer bir deyişle ne zaman deprem ürettiği öngörülebilmektedir. Ancak günümüz metodolojik çalışmaları depremin şu yerde, şu yılda, şu günde ve şu saatte olacağı sonuçlarını maalesef vermemektedir.

Deprem tahminleri iki ana gruba ayrılır: Bunlar, uzun dönemli tahminler ve kısa dönemli tahminlerdir.

Uzun Dönemli Tahminler

Depremi çalışan jeologlar uzun dönem deprem tahminlerini paleosismoloji çalışmalarının sonucuna göre değerlendirir. paleosismoloji, tarihsel ve tarih öncesi dönemlerde oluşmuş ve yüzey kırığı oluşturmuş depremlerin sayısını, büyüklüğünü, yer değiştirme miktarını ve tekrarlanma aralığını saptamak için yapılan çalışmaların tümüdür.

Paleosismolojinin kapsadığı çalışma alanları şunlardır:

• Fay izlerinin hava fotoğrafları ve uydu görüntülerinden yararlanılarak tanımlanması ve arazi verileri ile birlikte haritalanması,
• Fayların yapısal analizinin yapılması,
• Bölgedeki litolojilerinin tanımlanması,
• Jeomorfoloji özeliklerinin belirlenmesi,
• Hendek kazılarının yapılması,
• Tarihlendirme yöntemlerinin uygulanması,
• Uygun jeofizik metotları kullanılarak profil kesitlerin alınması,
• Sondaj çalışmalarının yapılması,
• Sismik ve jeodezik verilerin elde edilmesidir.

Örneğin bir fay zonu üzerindeki hendek çalışmaları ile birlikte yukarıda belirtilen tüm çalışmalardan çıkan iki önemli sonuç, uzun dönem tahminleri oluşturmada temel teşkil eder. Bunlar, deprem üreten aktif fay zonunun tanımlanması ve depremlerin tekrarlanma aralıklarıdır.

Aktif fay zonunun tanımlanması ile zonu oluşturan fay izlerinin bölgenin neresinden geçtiği, boyutlarının, karakterinin, davranışının ve deprem üretme potansiyelinin ne olduğu ortaya konulur. Türkiye’de aktif fayların tanımlanması sismik (deprem) risk haritasının oluşturulmasını sağlamıştır.

Depremlerin tekrarlanma aralığının belirlenmesi bölgedeki fayın ne sıklıkla deprem ürettiği diğer bir ifade ile zon boyunca meydana gelen deprem olaylarının ne kadar sürede bir tekrarlandığının anlaşılmasıdır. Depremi çalışan jeologlar, aktif fayların uzun süre deprem üretmeyen kesimleri ile özel olarak ilgilenir; bu kesimlerde her an bir depremin olacağı beklentisini taşır. Deprem üreten aktif fayların bu kesimi sismik boşluk olarak tanımlanır. Doğu Anadolu Fay Zonu üzerinde böylesi sismik boşlukların varlığı bilinmektedir.

Kısa Dönemli Tahminler

Bu dönem tahminler deprem öncesi elektrik ve gaz sistemlerinin kapatıldığı, binaların boşaltıldığı, acil müdahale servislerinin hazır tutulduğu dönemi kapsamakla birlikte uygulanabilirliği günümüz bilgi ve teknolojisi ile mümkün değildir. Diğer bir ifade ile depremin olacağının günler öncesinden belirlenmesi ve ona göre hazırlıklı olunması şimdilik gerçekçi değildir.

Uzun dönem ve kısa dönem deprem tahminleri için yapılan çalışmalar, bir bölgedeki deprem riskinin sistematik ortaya konulmasını sağlamaktadır. Bir bölge için deprem olma olasılıkları ile ilgili belirtilen sonuçlar bilimsel verilerden türetilmesi durumunda dikkate alınması gerekir. Henüz çok uzak olmakla birlikte bugün bir bölgede depremin olacağı gün ve saat kesin olarak belirlense bile meydana gelecek ekonomik kayıplar ve yaşanacak çevre tahribatı/kirliliğinin önüne geçilmesi mümkün değildir. Bu durumda yapılması gereken en akılcı iş, yerleşim yerlerinin doğru seçilmesidir.