Ünite 2: Deprem

Deprem Nedir, Nasıl Oluşur?

Yerkabuğu içindeki kırılmalar nedeniyle ani olarak ortaya çıkan titreşimlerin dalgalar halinde yayılarak geçtikleri ortamları ve yeryüzeyini sarsma olayına “DEPREM” denir. Deprem, insanın hareketsiz kabul ettiği ve güvenle ayağını bastığı toprağın da oynayacağını ve üzerinde bulunan tüm yapılarında hasar görüp, can kaybına uğrayacak şekilde yıkılabileceklerini gösteren bir doğa olayıdır.

Büyük depremler olduktan sonra, bir süre devam eden küçük depremler artçı depremlerdir. Bazen büyük depremler olmadan önce küçük sarsıntılar olur. Bu küçük sarsıntılar da öncü depremler olarak adlandırılırlar.

Deprem Fırtınası: Sınırlı bir alan ve belli bir sürede çok sayıda depremin meydana gelmesidir. Büyüklükleri yani magnitüd değerleri birbirine çok yakın olduğundan ana şok veya artçı deprem olarak adlandırılmayan bir seri depremi kapsar (AFAD, 2014).

Sismoloji: Depremlerin oluş nedenleri, deprem dalgalarının yerküre içinde nasıl yayıldıkları, hareketin kaydedilmesi, ölçülmesi ve değerlendirilmesi teknikleriyle deprem tehlikesinin belirlenmesi ve zarar azaltma konuları ile uğraşan jeofizik mühendisliğinin uzmanlık alanıdır.

Dünyanın içyapısı konusunda, Jeolojik ve Jeofizik çalışmalar sonucu elde edilen verilerin desteklediği bir yeryüzü modeli bulunmaktadır. Bu modele göre yerkürenin dış kısmında yaklaşık 70-100 km. kalınlığında oluşmuş bir taşküre (Litosfer) vardır. Kıtalar ve okyanuslar bu taşkürede yer alır. Litosfer ile çekirdek arasında kalan ve kalınlığı 2900 km. olan kuşağa Manto adı verilir. Mantonun altındaki çekirdeğin Nikel-Demir karışımından oluştuğu kabul edilmektedir.

Taşkürenin altında Astenosfer denilen yumuşak üst Manto bulunmaktadır. Burada oluşan kuvvetler, özellikle konveksiyon akımları nedeniyle taşkabuk parçalanmakta ve birçok levhalara bölünmektedir. Halen 10 kadar büyük levha ve çok sayıda küçük levhalar vardır. Bu levhalar üzerinde duran kıtalarla birlikte, Astenosfer üstünde sal gibi yüzmekte olup birbirlerine göre insanların hissedemeyeceği bir hızla hareket etmektedirler.

Yerkabuğunu oluşturan levhaların birbirlerine sürtündükleri, birbirlerini sıkıştırdıkları, birbirlerinin üstüne çıktıkları ya da altına girdikleri bu levhaların sınırları dünyada depremlerin oldukları yerler olarak karşımıza çıkmaktadır. Deprem üreten levha sınırları 4 sınıfa ayrılmaktadır:

1. Okyanus ortası sırtlar,
2. Yitim zonu,
3. Çarpışma zonu,
4. Yanal yer değiştirme zonu.

Birbirlerini iten ya da diğerinin altına giren iki levha arasında, harekete engel olan bir sürtünme kuvveti vardır. Bir levhanın hareket edebilmesi için bu sürtünme kuvvetinin giderilmesi gerekir. İtilmekte olan bir levha ile bir diğer levha arasında sürtünme kuvveti aşıldığı zaman bir hareket oluşur. Bu hareket çok kısa bir zaman biriminde gerçekleşir ve şok niteliğindedir. Sonunda çok uzaklara kadar yayılabilen deprem (sarsıntı) dalgaları ortaya çıkar. Bu dalgalar geçtiği ortamları sarsarak ve depremin oluş yönünden uzaklaştıkça enerjisi azalarak yayılır.

Depremlerin Karakteristik Özellikleri ve Türleri

Depremlerin karakteristik özelliklerinin belirlemesi için öncelikle deprem esnasında oluşan sismik dalgalardan faydalanılmaktadır. Sismik dalgaları değerlendirerek depremin büyüklüğü, oluş zamanı, konumu, derinliği gibi özelliklerini belirleyen sismometre denilen yardımcı donanımlara ihtiyaç vardır. Deprem biliminde başlıca üç türlü deprem dalgası vardır:

Boyuna Dalgalar: Bunlara P dalgaları, adı da verilir. P İngilizce Premier yani ilk, en önce anlamında olup en hızlı yayılan bu yüzden deprem kayıt aletlerinde en önce görülen dalgalardır.

Enine Dalgalar: Boyuna dalgalardan daha yavaş yayılan bu dalgalara S dalgaları da denir. Kayıt aletlerinde ikincil (Secondary) olarak görülen ve titreşim hareketi yayılma doğrultusuna göre dik olarak meydana gelen salınım hareketleridir. Yayılma hızları P dalgasına göre düşüktür.

Yüzey Dalgaları: Diğer dalgalara göre daha yavaş yayılırlar ancak genlikleri daha büyüktür. Bu dalgalar daha fazla yer hareketi yarattığı için ve daha yavaş hareket ettiği için de etkisi oldukça fazladır.

Teorik olarak P dalgalarının hızı 5-7 km/sn, S dalgalarının hızı ise 3-4 km/sn dir.

Sismik dalgaların deprem kayıtçılarında analizi ile depremin çeşitli özellikleri saptanır. Bu özellikler;

Odak Noktası (Hiposantır): Yerin içinde depremin enerjisinin ortaya çıktığı noktadır. Bu noktaya odak noktası veya iç merkez de denir. Gerçekte, enerjinin ortaya çıktığı bir nokta olmayıp bir alandır, fakat pratik uygulamalarda nokta olarak kabul edilmektedir.

Depremin Dış Merkezi yani Episantır : Odak noktasına en yakın olan yer üzerindeki noktadır. Burası aynı zamanda depremin en çok hasar yaptığı veya en kuvvetli olarak hissedildiği noktadır.

Odak Derinliği: Depremde enerjinin açığa çıktığı noktanın yeryüzünden en kısa uzaklığı, depremin Odak Derinliği olarak adlandırılır. Türkiye’de olan depremler genellikle sığ depremlerdir ve derinlikleri 0-60 km. arasındadır. Orta ve derin depremler daha çok bir levhanın bir diğer levhanın altına girdiği bölgelerde olur. Derin depremler çok geniş alanlarda hissedilir, buna karşılık yaptıkları hasar azdır. Sığ depremler ise dar bir alanda hissedilirken bu alan içinde çok büyük hasar yapabilirler.

Ülkemizde Deprem meydana geldiğinde genellikle “büyüklük” değerine “şiddeti” denilmektedir, bu yanlış olup şiddet değeri hiçbir zaman ülkemizdeki deprem istasyonlarınca kaydedilmemekte olup, şiddet göreceli bir kavramdır. Aynı zamanda deprem kayıt istasyonlarımız ondalıklı sayısal değer olarak değer vermekte, şiddet ise romen rakamlarıyla I-XII arasında tam sayılı bir değer olmaktadır.

Deprem sırasında açığa çıkan enerjinin bir ölçüsü olarak depremin magnitüdü (büyüklüğü) tanımlanmaktadır. Enerjinin doğrudan doğruya ölçülmesi imkanı olmadığından, Amerika Birleşik Devletleri’nden Prof. C. Richter tarafından 1930 yıllarında bulunan bir yöntemle depremlerin aletsel bir ölçüsü olan “Magnitüd” tanımlanmıştır (Richter C.F., 1935). Richter, depremin dış merkezinden (episantır) 100 km. uzaklıkta ve sert zemine yerleştirilmiş özel bir sismografla kaydedilmiş zemin hareketinin mikron cinsinden ölçülen maksimum genliğinin 10 tabanına göre logaritmasını bir depremin “magnitüdü” olarak tanımlamıştır.

Depremin şiddeti kavramı ise depremin büyüklüğünden farklı bir kavram olup, genellikle depremin yapılar, canlılar ve yeryüzünde yarattığı etkiyle ölçülür. Yurtdışında özellikle Japonya’da sayısal şiddet ölçer cihazları da kullanılmaya başlanmıştır. Ülkemizde Medvedev-Sponhever-Karnik (MSK) şiddet cetveli kullanılmakta olup (UNESCO, 1965), Avrupa Birliği Avrupa Makro Sismik Cetveli (EMS)’ni Japonya ise kendisine özgü geliştirdiği Japon Meteoroloji Ajansı’nın sismik cetveli JMA’yı kullanmaktadır. Şiddet cetvellerinde kullanılan terimler aşağıda sırası ile verilmiştir.

Özel bir şekilde depreme dayanıklı olarak projelendirilmemiş yapılar üç tipe ayrılmaktadır:

A Tipi: Kırsal konutlar, kerpiç yapılar, kireç ya da çamur harçlı moloz taş yapılar.

B Tipi: Tuğla yapılar, yarım kâgir yapılar, kesme taş yapılar, beton briket ve hafif prefabrike yapılar.

C Tipi: Betonarme yapılar, iyi yapılmış ahşap yapılar.

Şiddet derecelerinin açıklanmasında kullanılan az, çok ve pek çok deyimleri ortalama bir değer olarak sırasıyla, %5, %50 ve %75 oranlarını belirlemektedir.

Yapılardaki hasar ise beş gruba ayrılmıştır:

• Hafif hasar,
• Orta hasar,
• Ağır hasar,
• Yıkıntı,
• Fazla yıkıntıdır.

Depremler farklı özelliklere göre değişik türlere ayrılmaktadır. Bu isimlendirilmelerin bilinmesinde deprem bilimciler için ortak dilin kullanılması açısından fayda vardır.

Kökenlerine göre deprem türleri:

• Tektonik depremler: Levha hareketleri sonucu olan depremlerdir.
• Volkanik depremler: Volkanik patlamalar sırasında olan depremlerdir.
• Çöküntü depremleri: Yeraltındaki boşlukların çökmesi sonucu olan depremlerdir.
• İnsanların neden oldukları depremler (Nükleer patlatmalar, madencilik faaliyetleri).

Büyüklüklerine göre deprem türleri:

• Çok büyük depremler: Magnitüd ? 8,0
• Büyük depremler: 7,0 ? Magnitüd < 8,0
• Orta büyüklükte depremler: 5,0 ? M < 7,0
• Küçük depremler: 3,0 ? Magnitüd < 5,0
• Mikro-depremler: 1,0 ? Magnitüd < 3,0
• Ultra mikro-depremler: Magnitüd < 1,0

Derinliklerine göre deprem türleri;

• Sığ depremler: 0 – 70 km.
• Orta derinlikte depremler: 70 – 300 km.
• Derin odaklı depremler: 300 – 700 km.

Uzaklıklarına göre deprem türleri;

• Yerel depremler: 100 km’den daha az
• Yakın depremler: 100 km – 1000 km arası
• Bölgesel depremler: 1000 km – 5000 km arası
• Uzak depremler: 5000 km’den daha uzak depremlerdir.

Depremlerin Önceden Bilinmesi

Deprem tahmini (forecasting): Belirli bir bölgede, belirli büyüklükteki bir depremin öngörülen belirli bir zaman aralığı içerisinde meydana gelme olasılığının bilimsel olarak kabul gören yaklaşım ve yöntemlerle belirlenmesi sürecidir.

Depremlerin kestirimi (prediction): Gelecekte olabilecek bir depremin yeri, zamanı ve büyüklüğünün bilimsel olarak kabul gören çok disiplinli yaklaşım ve yöntemler kullanılarak büyük bir doğrulukla belirlenmesi sürecidir.

Günümüzde deterministik deprem kestirimleri yapmak yerine, güvenilir veri ve yöntemler kullanarak ve belirsizlikleri iyi tanımlayarak olasılığa dayalı deprem tahminleri yapmak deprem risklerinin azaltılması açısından çok daha geçerli ve yararlı bir yaklaşım olarak görülmektedir.

Güncel Teknolojilerde Deprem Uygulamalarından Örnekler

Deprem biliminde toplum için çeşitli kolaylıklar sağlayan sistemler aşağıda sıralanmıştır:

Deprem Erken Uyarı Sistemleri: “Deprem Erken Uyarı Sistemi” depremlerin önceden bilinmesiyle ilgili bir konu olmayıp deprem meydana geldikten sonra halkın uyarılması ve/veya kritik tesislerin zararlarını azaltmak amacıyla devre dışı bırakılmasıdır.

Deprem Mobil Uygulamaları: Deprem gözlemleri yapan kurum, kuruluşlarda kullanıcılar için elde ettikleri sonuçları mobil iletişim platformlarına taşıyarak, halk ile paylaşılmasını sağlayan mobil uygulamalardır.

Yapı Sağlığı İzleme Sistemi: Kritik bir mühendislik yapısının (baraj, demiryolu, yüksek katlı bina, kültürel ve tarihi yapı, okul, hastane, kamu kurumu vb.) sürekli gözlenmesi günümüzde “yapı sağlığı izleme sistemi” olarak tanımlanmaktadır.

Deprem Hasar Tahmin Sistemi: Deprem Hasar Tahmini Sistemleri olası yıkıcı bir depremin hemen ardından deprem bölgesindeki hasar ve kayıp durumlarını tahmin edilmesini sağlayan sistemlerdir.

Fay Sistemleri

Tektonik kökenli depremlerin oluşmasının nedeni ve yeryüzünde büyük hasar ve can kaybına neden olan depremlerin meydana gelmesinde temel unsur faylardır.

Üzerlerinde gözle görülür bir yer değiştirme meydana gelen kırıklara fay adı verilir. Faylanma sırasında, kaymanın gerçekleşmiş olduğu süreksizlik yüzeyine fay düzlemi veya fay aynası denir. Bu düzlem farklı genişliklerde deforme olmuş ve ezilerek parçalanmış malzemeden oluşan bir zon olduğundan, bu zona fay zonu adı da verilir. Fay düzlemleri boyunca düzlem üzerinde ayrıca, fayın varlığını tanımlayan kayma çizikleri ve kayma kertikleri de oluşur. Bazen de Fay zonu boyunca ezilip parçalanan kayaç malzemesi, çakıldan kuma kadar değişen boyutlarda köşeli kırıklı bir ezik zon şeklinde arazide gözlemlenebilir buna da fay breşi denir.

Faylar, yeryüzünde genellikle tektonik etkinliğin aktif olduğu bölgelerde, aktivitenin sonucunda oluşurlar. Özelliklerini ve boyutlarını ise, etkisi altında kaldığı tektonik hareketlere bağlı olarak kazanırlar. Depreme neden olan enerjinin boşalması bu faylar üzerinde meydana gelir ve bu fay üzerinde tekrar enerji birikimi başlar.

Faylar yatay, düşey ya da belirli bir açıyla eğimli olabilir. Belirli bir kırık düzleminin eğim açısı genel olarak kırık hattı boyunca hemen hemen aynıdır, ama bunun büyük değişimler gösterdiği durumlar da olabilir. Kırılma sırasında birbirine sürtünerek kayan bloklardan, kırık düzleminin üstünde kalanına tavan bloku (Hanging Wall), kırılma düzleminin altında kalanına ise taban bloku (Footwall) denir.

Faylar, atım yönlerine göre Normal Faylar, Ters Faylar, Bindirmeler ve Doğrultu Atımlı Faylar olarak sınıflandırılırlar.

Normal Faylar: Gerilmeli bölgelerde, eğik bir fay düzlemi üzerinde kalan bloğun, düzlemin altında kalan bloğa göre aşağı doğru hareket etmesi yani kayması sonucu gelişen faylara Eğik Atımlı Normal Faylar adı verilir.

Ters Faylar ve Bindirimler: Sıkışmalı bölgelerde gelişen Ters Faylar, eğik bir fay düzlemi üzerinde kalan bloğun, düzlemin altında kalan bloğa göre yukarı doğru hareket etmesi, yani yükselmesi sonucu gelişirler. Bu tür fay gelişmelerinde fay düzleminin yataya yakın olduğu ve yükselen tavan bloğunun, taban bloğu üzerinde uzun mesafelerde ilerlemesi sonucu gelişen özel tür ters fay, Bindirme olarak adlandırılır.

Doğrultu Atımlı Faylar: Doğrultu Atımlı Faylar, fay düzlemi boyunca blokların birbirine oranla yatay yönde hareket etmesi sonucu oluşurlar. Bu tür faylarda bloklar birbirlerine göre sağa veya sola doğru hareket ederler. Fayın hareket yönü, dere, yol, duvar gibi daha önce ötelenmemiş olan bir doğrusal hattın, faylanma sonrası göreceli olarak hangi tarafa doğru ötelenmiş olduğunun belirlenmesi yoluyla bulunur.

Aktif Fayların Önemi, Belirteçleri ve Ülkemizin Önemli Fay Kuşakları

Aktif Fay; İnsan neslinin yaşam süresi içerisinde en az bir defa deprem üretmiş ya da üretme potansiyeli olan faydır. Aktif fayların aktivitesi sadece yazılı tarihsel kataloglardan değil aynı zamanda tarihi yapıları etkileyen faylanma işaretlerinden de anlaşılabilir. Genç kuvaterner çökellerini (2 milyon yıldan daha yaşlı olmayan) kesen faylar, ötelenmiş genç akarsu yatakları, ötelenmiş akarsudenizel şekiller, basınç sırtı ya da çöküntü gölcükleri, uzamış sırtlar gibi genç morfolojik şekiller oluşturmuş faylar, diri yani aktif faylardır.

Fay aktivitesinin aşağıda verilen belirteçleri diri fayların haritalanmasında kullanılabilir (Trifonov 1995).

• Morfolojik özellikler
• Genç çökellerin yer değiştirmesi
• Bu genç çökellerin kalınlıklarında ve/veya bileşimlerindeki ani farklılıklar.
• Sismolojik veriler
• Litosfer ve yerkabuğunun derinliklerinde yakın zamandaki hareketin jeofizik verilerle test edilmiş olması.
• Jeodezik veriler
• Tarihsel ve arkeolojik verilerle saptanan yapay veya doğal nesnelerin yer değiştirmesi.

Ülkemizin diri fayları MTA Genel Müdürlüğü tarafından haritalanmıştır. Bu haritalama esnasında aktif faylar; 1. deprem yüzey kırığı, 2. Holosen fayı, 3. Kuvaterner fayı ve 4. Kuvaterner öncesi fay veya çizgisellik olmak üzere dört alt sınıfa ayrılmıştır. Bu sınıflamada kullanılan tanımlar ve yaklaşım aşağıdaki gibidir:

Deprem yüzey kırığı: 1900-Günümüz zaman aralığında yüzey kırılmasıyla sonuçlanan büyüklükte deprem üretmiş fay.

Holosen fayı: Holosen (son 11.000 yıl)’de yüzey kırılmasıyla sonuçlanan büyüklükte deprem üretmiş fay.

Kuvaterner fayı: Kuvaterner (son 1.600.000 yıl)’de yüzey kırılmasıyla sonuçlanan büyüklükte deprem üretmiş ancak, Holosen aktivitesi ve depremselliği kuşkulu fay.

Kuvaterner öncesi fay veya çizgisellik: Kuvaterner öncesi neotektonik dönemde etkin ancak, Kuvaterner aktivitesi hakkında yeterli veri toplanamayan, depremselliği kuşkulu fay veya güncel topografyada belirgin çizgisellik. Üzerinde yaşadığımız kabuğun sürekli hareket halinde olması, yaşanmış büyük hasar ve can kaybına neden olmuş depremler yerkabuğunun aktivitesinin yüksek olduğunun bir göstergesidir.

Yerkabuğunun Deprem Aktivitesi

Yurtdışında meydana gelen yıkıcı büyük depremler genellikle levha sınırlarında gözlenmektedir. Dünyada yaşanmış hasar ve can kaybına neden olan en büyük depremlerden ikisi 9.5 büyüklüğündeki Şili ile 9.2 büyüklüğündeki Güneydoğu Alaska depremleridir.

Ülkemizdeki deprem aktivitemiz ise özellikle Türkiye’nin ana tektonik yapıları (Kuzey Anadolu Fayı, Doğu Anadolu Fayı ve Ege Çöküntü Sistemi) üzerinde büyük ve yıkıcı depremlerin meydana geldiğini göstermektedir. Yılda yaklaşık 23000 depremin kaydedildiği ülkemizde en büyük deprem 26 Aralık 1939 tarihinde Erzincan ilimizde yaşanan 7.9 büyüklüğündeki depremdir. Bu depremde yaklaşık 33.000 kişi hayatını kaybetmiştir. Türkiye’de aletsel dönemde yaşanmış büyük ve hasar yapıcı depremler dışında ülkemizde çok sayıda can ve mal kaybına yol açan depremler meydana gelmiş olup, bu depremler sonucunda yaklaşık 100.000 kişi hayatını kaybetmiş, 500.000’e yakın konut hasar görmüştür.

Ülkemizin deprem tehlikesinden hareketle çeşitli dönemlerde deprem haritaları üretilmiş ve üretilmeye devam edilmektedir. En son kullandığımız deprem bölgeleri haritamız 1996 yılında hazırlanan ve deprem derecesi açısından ülkemizi 1 den 5 e kadar olmak üzere 5 deprem bölgesine ayıran haritadır.

Türkiye deprem bölgeleri haritasında her bir deprem derecesi o bölgede meydana gelebilecek bir deprem sonucunda beklenen ivme değerini ifade etmektedir. Buna göre;

• 1. derece deprem bölgesinde; beklenen ivme değeri 0.40 g’den büyük,
• 2. derece deprem bölgesinde; beklenen ivme değeri 0.40 g ile 0.30 g arasında,
• 3. derece deprem bölgesinde; beklenen ivme değeri 0.30 g ile 0.20 g arasında,
• 4. derece deprem bölgesinde; beklenen ivme değeri 0.20 g ile 0.10 g arasında,
• derece deprem bölgesinde; beklenen ivme değeri 0.10 g’den küçük olmalıdır.

Burada g, yer çekimi ivmesi olup 1 g = 981 cm/sn2 dir.

Sismik Boşluk: Aktif bir fay zonunun uzun süre deprem üretmeyen kısmı. Bu kısımlardaki uzun süreli hareketsizlikler gelecekte büyük bir deprem olma ihtimalini artırır.

Depremlerin Neden Olduğu İkincil Afetler ve Depremden Korunmanın Temel İlkeleri

Deprem sonucunda yerkabuğunda meydana gelen kütlesel hareketler (heyelan, kaya düşmesi vb.), tsunamiler, sıvılaşma olayları yanında kritik tesislerin (baraj, nükleer santral vb.) felakete dönüşmesi ve deprem sonucu ortaya çıkan yangın, salgın hastalıklarda depreme bağlı gelişen yeni afetleri (ikincil afetler) oluşturabilmektedir. Geçmişte yaşanan büyük depremler bu ikincil afet olayları ile ilgili örneklerle doludur.

Deprem öncesi, sırası ve sonrasında, insanların nasıl davranması gerektiği konusundaki temel bilgiler aşağıda sıralanmıştır:

• Planla ve deprem zararlarına karşı ailen ve işyerini hazırla.
• YAP evinizi veya işyerinizi deprem zararlarına karşı daha güvenli hale getir. Eşyaları sabitleyin.
• TOPLAYIN en azından 10 gün yetecek şekilde • deprem çantasını hazırlayın.
• KONTROL ET elektrik kablolarını, gaz borularını
• ve su vanalarının durumunu güvenlik açısından
• kontrol et.
• Panik olma,
• Eğer evin içindeysen, orada kal. Bulunduğun zemine ÇÖK, bir masaya TUTUN ve kendini koruyacak şekilde KAPAN.
• Eğer yataktaysan, yatağın yanına uzan ve orada kal, başını yastıkla koru.
• Eğer dışardaysan, elektrik direklerinden, binalardan ve duvar kenarlarından uzaklaş açık alana git.
• Eğer araba sürüyorsan, mümkün olan en kısa sürede güvenli bir şekilde dur.
• HAZIRLIKLI OL, artçı sarsıntının olacağını unutma ve sarsıntı tekrar başladığında ÇÖK, KAPAN, TUTUN eylemini hatırla. Kesinlikle hasarlı binalara girme ve yaklaşma.
• BİLGİLEN, acil durumlarla ilgili kişilerin açıklamasını ve talimatlarını radyo ve televizyondan izle ve uygula.
• TEMİZLE, dökülen ilaçları, zararlı sıvıları ve temizlik malzemelerini ortadan kaldır.
• DÜŞÜN, Yollarda hasta ve yaralı nakli yapılacağı için trafiği engelleme. Yaşlı ve bakıma muhtaç insanlar olduğunu, çocukların korkacağını düşünerek onlara yardım et.